水泥工业中低温余热发电技术及装备43022

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1、水泥工业中低温余热发电技术及装备天津水泥工业设计研究院唐金泉摘要1、中低温余热发电技术及装备的研制过程与现状我国水泥窑余热发电技术源于二十世纪三十年代日本人在我国东北及华北地区建设的若干条中空窑高温余热发电站，其水泥窑废气温度为800°C〜900°C、熟料热耗为6700KJ〜8400KJ/kg,所配套的高温余热发电系统的发电能力为每吨熟料90kW〜130kWo二十一世纪八十年代末，根据水泥工业节能降耗提高企业经济效益的需要，结合新型干法水泥熟料锻烧技术的发展、水泥生产过程中的废气余热温度已降至450°C以下的条件，国家在“八•五”期间安排了国家重大科技攻关

2、项目《水泥厂中低温余热发电工艺及装备的研究开发》工作。针对这一项目，根据当吋国内火力发电主要设备(锅炉、汽轮机、发电机)屮的汽轮机设计、制造、材料技术的限制，国家建材局确定：项目的开发工作走两条技术线路，其一:利用国产标准系列的汽轮机开发研制带补燃锅炉的中低温余热发电工艺及装备，即国家建材局委托天津水泥工业设计研究院承担的“八五”国家重大科技攻关项目课题——《带补燃锅炉的中低温余热发电工艺及装备的研究开发》；其二：开发研制适于水泥厂纯屮低温余热发电的特种汽轮机，即国家建材局委托屮国建筑材料科学研究承担的“八•五”国家重大科技攻关项目课题——《双流低温余热发

3、电系统及螺杆膨胀机的研究开发》。就上述两个课题，天津水泥工业设计研究院、屮国建筑材料科学研究院分别开展了各口的各项目具体工作。对于天津水泥工业设计研究院：:根据其所承担的“八•五”攻关课题任务，经过对热能动力循环理论及在此乙而该院已经设计投产的多个中空窑高温余热电站热力循环系统及装备在生产运行过程屮所存在问题的细致分析和总结，结合新型干法水泥生产线的工艺特点、废气余热品位、废气余热分布、水泥生产系统与余热发电系统结合起来后的复杂性，确定了课题开发工作重点集屮于如下几个方面：(1)余热电站的热力循环系统配置研究及系统、设备配置计算方法的研究；(2)余热电站内

4、各余热锅炉及补燃锅炉的研制；(3)水泥生产系统与余热电站系统间管理、操作及安全保护关系的研究；(4)余热电站汽水管道配置及锅炉给水除氧系统的研究；(5)余热电站控制思想及计算机控制系统的研究；(6)带补燃的中低温余热电站与纯屮低温余热电站节能效果及投资效益的比较分析研究。在确定上述研究开发工作重点的同时，确定了课题研究开发成果的应用方向——：1)利用课题开发成杲为具有15CTC至450°C废气余热的水泥生产企业建设带补燃锅炉的中低温余热电站；2)一旦适于水泥窑150°C至450°C废气余热的纯屮低温余热电站特种汽轮机开发研制成功，课题开发成果取消补燃锅炉后

5、直接采用特种汽轮机以实现纯屮低温余热发电。天津水泥工业设计研究院经过十年的艰苦努力全面完成了课题开发工作任务，同时在国家建材局原科技司的支持卜•至2000年进一步完成了适于水泥窑150°C至450°C废气余热的纯中低温余热电站所需特种汽轮机混压进汽(补汽式)汽轮机的开发研制任务，至2000年底：为了确定经济、合理、高效的热力循环系统、循环参数及电站汽水管路配置和除氧系统；为了解决余热锅炉所存在的磨损、漏风、集灰、炉内换热过程不清、换热效果不明以至余热锅炉热效率低下影响余热发电量的问题；为了解决补燃锅炉受热面匹配、与余热锅炉的关系及补燃锅炉主蒸汽调温措施等问

6、题，在天津水泥工业设计研究院内建设运行了一套2000t/d预分解窑6000kW补燃屯站1：20的模型实验线。为了摸清适于水泥窑生产运行的立式余热锅炉具体结构方式及热力、换热特性同时摸清立式余热锅炉对于废气温度、废气粉尘的适应性，结合模型实验线内的实验用立式余热锅炉的运行情况从而验证实验所获得的数据，为苏州南新水泥有限公司700t/d屮空窑6000kW800〜900°C废气温度的高温余热电站实验研制了国内首台水泥窑高温立式余热锅炉。在实际生产运行过程中经过对该台余热锅炉的三次局部更改，口1996年实现了均吨熟料余热发电量为6562KJ/kg—173kW.h/

7、t、小时吨熟料余热发电量为6562KJ/kg—192kW.h/t的国内最高指标（比其它同规模、同类型水泥窑的卧式余热锅炉余热电站在熟料热耗相同的条件下，余热发电量提高20%以上），达到了预期口的，为屮低温余热电站高效余热锅炉的设计、制造奠定了理论及实用技术基础。利用课题开发成杲建设投产了两条工业实验用以煤粉为燃料的带补燃锅炉的屮低温余热电站，其一为鲁南水泥厂两条2000t/d带冇四级预热器预分解窑的一台12000kW凝汽式汽轮发电机的补燃余热电站；其二为北京琉璃河水泥厂一条2000t/d带有五级预热器预分解窑的一台12000RW抽汽供热式汽轮发电机组的补燃

8、余热电站。两个余热电站先后于1996年下半年投入生产运行。通过这两