二、我國水泥窯純低溫余熱發電技術裝備
1．余熱發電的基本原理
將工業生產中排出的大量廢氣通過余熱回收裝置——余熱鍋爐將廢熱進行熱交換回收，產生過熱蒸汽推動汽輪機實現熱能向機械能的轉換，從而帶動發電機發電。
在水泥熟料生產過程中，水泥窯的窯頭和窯尾產生大量廢氣(廢熱)，在廢氣排出的地方安裝余熱鍋爐，分別稱為AQC鍋爐(窯頭爐)和SP鍋爐(窯尾爐)。在余熱鍋爐內，廢氣與水進行熱交換，使水產生一定溫度和壓力的過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪發電機組進行發電。
表1 干法中空窯高溫余熱發電系統主要參數
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主蒸汽溫度
(℃) |
蒸汽壓力
(MPa) |
余熱
鍋爐 |
裝機容量
(MW) |
噸熟料發電量
(kWh/t) |
| 400 |
2.45 |
臥式 |
3.0 |
90～110 |
| 450 |
3.82 |
臥式 |
4.5 |
130～150 |
| 450 |
3.82 |
立式 |
6.0 |
170～180 |
2．純低溫余熱發電技術及主要參數
目前，我國水泥工業純低溫余熱發電技術的核心內容是熱力循環系統，熱力循環方式主要有單壓系統、閃蒸系統、雙壓系統三種基本模式，以及由此衍生的復合系統構成。理論和實踐表明，以上三種熱力系統的選擇，應依據企業的具體情況來選擇合適的系統，采用哪種方式最合理，應依據熱平衡計算、生產線規模、企業管理水平、投資高低等實際情況，進行綜合比較后確定。
純低溫余熱發電主要設備及主要技術參數，以一般5000t/d水泥熟料生產線為例進行說明。規模相當的生產線可利用窯頭、窯尾余熱資源，建設一套裝機容量為9MW的純低溫余熱電站。主要設備有凝汽式汽輪機、發電機、SP余熱鍋爐和AQC余熱鍋爐，其主要技術參數指標見表2。
表2 純低溫余熱發電主要設備及技術參數
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序號 |
設備名稱 |
數量 |
主要技術參數指標 |
|
l |
凝
汽
式
汽
輪
機 |
l |
額定功率： 9MW
額定主汽壓力：1.25MPa(a)
額定排汽壓力：0.008MPa(a)
額定主汽溫度：325℃
額定轉速： 3000r/min
額定汽耗率： 5.2kg/kWh |
|
2 |
發
電
機 |
1 |
額定功率： 9MW
額定轉速： 3000r/min
頻率： 50Hz
效率： 96.5% |
|
3 |
SP
余
熱
鍋
爐 |
1 |
入口廢氣量： 340000m3/h(標況)
入口廢氣溫度：330℃～340℃
出口廢氣溫度：220℃
(生料粉磨用風要求溫度)
漏風率： 3%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：310℃
主汽流量： 25t/h |
|
4 |
AQC
余
熱
鍋,
爐 |
1 |
入口廢氣量： 240000m3/h(標況)
入口廢氣溫度：350℃～360℃
出口廢氣溫度：100℃
漏風率： 2%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：330℃
主汽流量： l8t/h |
主要技術經濟指標
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序號 |
技術名稱 |
指標 |
備注 |
|
1 |
裝機容量 (MW) |
9 |
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|
2 |
平均發電功率 (kW) |
8020～8710 |
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3 |
噸熟料余熱發電量 (kWh/t) |
35～38 |
按照5500t/d計算 |
|
4 |
水泥熟料燒成熱耗 (kg/t-cl) |
106～110 |
|
|
5 |
年平均發電成本 (元/kWh) |
0.10～0.16 |
|
|
6 |
工程總投資 (萬元) |
6000～7000 |
|
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7 |
投資回收期 (年) |
3～4 |
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