带补燃锅炉的余热发电在水泥厂的综合利用
时间：2020-12-13 08:07:48 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古建材科研设计院，内蒙古 呼和浩特 010010)
摘 要：文章简要介绍了我国水泥工业低温余热发电技术的发展趋势，指出了回收并充分利用水泥生产过程中的低温余热进行发电，使水泥工业节能降耗、提高经济效益的有效途径。
关键词：节能降耗；
循环经济
中图分类号：TM617 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)05—0062—01
1 带补燃锅炉的余热发电在水泥行业的发展优势和前景
随着国内和国际能源的日益紧张，目前水泥熟料热耗已由原来的4 600～6 700KJ/kg.cl下降至3 000～3 300kJ/kg.cl，但在水泥生产过程中，一方面有大量的中、低品位余热被排放掉，另一方面又消耗大量的电能(每生产1t水泥需耗电100～120kWh)，如何进一步充分利用这部分中、低温余热是目前进一步降低水泥生产综合能耗、降低生产成本的关键。
目前在我国水泥行业的带补燃锅炉的余热发电技术的优势在于发电系统的运行可以不受水泥生产系统的制约，当水泥生产系统偶尔出现短时停窑或废气温度及气量不够时，均可调节流化床锅炉燃料的喂料量及风量保证锅炉的正常运行，保证了电力的连续供应。同时，带流化床锅炉的余热发电技术的成熟，也为开发中低温余热发电，开辟了广阔的前景。以我们承包的福建龙岩三德水泥厂带补燃锅炉的2×15MW余热发电项目为例，所发电全部供生产线使用，年均收益为6 407.69万元，并可通过余热电站调整用电系统功率因数使现有供电系统损耗减少。同时，该电厂每年可向水泥生产线提供炉渣约2.193万t，粉煤灰5.118万t，按50元/t计算，年节约成本费用365.55万元，以上合计每年收益为6773.24万元。
结合水泥厂自身特点新建余热发电工程，不仅降低水泥回转窑能耗，使水泥生产线用电大部分自给，而且所产生的炉渣、粉煤灰作为水泥混合材使用，达到能源的综合利用，降低水泥生产成本，改善环境质量，提高企业经济效益和社会效益的目的。
2 我国该行业的政策
关于煤矸石的综合利用，1998年国家经贸委等八部委以国经贸字［1998］80号文发布了《煤矸石综合利用管理办法》，该《办法》第十四条规定“国家鼓励发展煤矸石电厂，并在有条件的地区发展热电联产，发展煤矸石电厂遵循自发自用，多余电量上网的原则。煤矸石电厂必须以燃用煤矸石为主，其燃料的应用基低位发热量应≤12 550kJ/kg，新建煤矸石电厂应采用循环流化床锅炉”。
综上，利用水泥厂窑头、窑尾余热，同时建设带补燃锅炉以劣质煤及煤矸石为燃料的余热电站国家产业政策是鼓励的。
3 余热发电项目流程概况(以龙岩三德水泥厂余热发电工程为例)
选用当地生产的劣质无烟煤为补燃锅炉的燃料，通过给煤机将燃料送入补燃锅炉燃烧，燃烧所产生的烟气在炉膛与汽水系统进行换热后，由锅炉尾部烟道排出，经电收尘对其除尘后由设在室外零米层的锅炉引风机送入80m高水泥烟囱后排入大气。燃烧所产生的废渣由床下排渣管排出后，由冷渣机冷却后通过刮板机送入渣库；
尾部细灰经电除尘器收下后通过汽力输送系统送入灰库。
经换热后的饱和蒸汽进入锅炉汽包，并通过过热器和进一步汇集达到使用要求后，通过汇汽集箱连接管道输送至汽轮机。
在整套系统中，为满足使用、安全、环保等要求，在锅炉、汽轮发电机的主机设备间，设计了相应的化学水系统、锅炉补给水系统、冷却水系统、除硫系统、输灰系统等等系统，以完善整个工艺。
对余热锅炉系统，为充分利用窑尾余热，在窑尾风管至增湿塔间将废气引至余热锅炉进口，再经过顶部将气流引至增湿塔，从而在不影响水泥工艺流程的条件下通过热交换，将产生的蒸汽通过管道输送至补燃锅炉汽包，从而完成对废气的热能利用。
4 带补燃锅炉的余热发电厂设计特点
4.1 工艺流程设备衔接难度大，要求高
电厂主要设备的衔接是压力管道，从锅炉到汽机是中高压的蒸汽管道输送，再以此分流至不同的辅助设备作其他工艺用途。电厂工艺流程设备衔接难度主要体现在工艺管道上，管道种类繁多，且相对集中，设计过程中必须按电力建设规范要求对其合理布置，否则，各类管道的交叉、干涉势不可免。
4.2 材料种类繁多、焊接要求高
由于锅炉本体及相关管道内的介质基本上属于中温中压或高温高压，根据其内部介质温度、压力的不同，其本体及相关管道的材质、焊接要求也不同，通常材质多达几十种。所以，在设计过程中必须严格对使用的管材、管件等进行分类，严禁用错或代用。否则，一旦用错，可能会在以后的生产过程中造成管道爆裂等危险，造成重大损失。同时，为确保设计质量，对于管道焊接坡口的形状、角度及焊接间隙的预留量都必须严格按照要求经确认。
4.3 热控仪表设计工作量大、难度高
热控仪表在电厂工艺设备及管道运行中承担着各中高温或中高压系统的内部运行参数，直接反馈给集中控制操作中枢或现场的重要任务，从而实现机炉集中控制，完成手动操作、自动调节、联锁程控、顺序控制、数据采集、运行监视、信息记录。其按功能可分为MCS、SCS、DAS、MFT、ETS、通讯六个分系统，另外还包括现场监视仪表如：锅炉汽包现场压力、汽包水位电解点显示仪等。
为了使各被监控设备在平稳、安全的状态下运行，在设计过程中，对各热控仪表安装位置及安装精度严格要求，而以三德厂15MW电厂为例，各热控仪表测点多达2 050个左右。
摘 要：文章简要介绍了我国水泥工业低温余热发电技术的发展趋势，指出了回收并充分利用水泥生产过程中的低温余热进行发电，使水泥工业节能降耗、提高经济效益的有效途径。
关键词：节能降耗；
循环经济
中图分类号：TM617 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)05—0062—01
1 带补燃锅炉的余热发电在水泥行业的发展优势和前景
随着国内和国际能源的日益紧张，目前水泥熟料热耗已由原来的4 600～6 700KJ/kg.cl下降至3 000～3 300kJ/kg.cl，但在水泥生产过程中，一方面有大量的中、低品位余热被排放掉，另一方面又消耗大量的电能(每生产1t水泥需耗电100～120kWh)，如何进一步充分利用这部分中、低温余热是目前进一步降低水泥生产综合能耗、降低生产成本的关键。
目前在我国水泥行业的带补燃锅炉的余热发电技术的优势在于发电系统的运行可以不受水泥生产系统的制约，当水泥生产系统偶尔出现短时停窑或废气温度及气量不够时，均可调节流化床锅炉燃料的喂料量及风量保证锅炉的正常运行，保证了电力的连续供应。同时，带流化床锅炉的余热发电技术的成熟，也为开发中低温余热发电，开辟了广阔的前景。以我们承包的福建龙岩三德水泥厂带补燃锅炉的2×15MW余热发电项目为例，所发电全部供生产线使用，年均收益为6 407.69万元，并可通过余热电站调整用电系统功率因数使现有供电系统损耗减少。同时，该电厂每年可向水泥生产线提供炉渣约2.193万t，粉煤灰5.118万t，按50元/t计算，年节约成本费用365.55万元，以上合计每年收益为6773.24万元。
结合水泥厂自身特点新建余热发电工程，不仅降低水泥回转窑能耗，使水泥生产线用电大部分自给，而且所产生的炉渣、粉煤灰作为水泥混合材使用，达到能源的综合利用，降低水泥生产成本，改善环境质量，提高企业经济效益和社会效益的目的。
2 我国该行业的政策
关于煤矸石的综合利用，1998年国家经贸委等八部委以国经贸字［1998］80号文发布了《煤矸石综合利用管理办法》，该《办法》第十四条规定“国家鼓励发展煤矸石电厂，并在有条件的地区发展热电联产，发展煤矸石电厂遵循自发自用，多余电量上网的原则。煤矸石电厂必须以燃用煤矸石为主，其燃料的应用基低位发热量应≤12 550kJ/kg，新建煤矸石电厂应采用循环流化床锅炉”。
综上，利用水泥厂窑头、窑尾余热，同时建设带补燃锅炉以劣质煤及煤矸石为燃料的余热电站国家产业政策是鼓励的。
3 余热发电项目流程概况(以龙岩三德水泥厂余热发电工程为例)
选用当地生产的劣质无烟煤为补燃锅炉的燃料，通过给煤机将燃料送入补燃锅炉燃烧，燃烧所产生的烟气在炉膛与汽水系统进行换热后，由锅炉尾部烟道排出，经电收尘对其除尘后由设在室外零米层的锅炉引风机送入80m高水泥烟囱后排入大气。燃烧所产生的废渣由床下排渣管排出后，由冷渣机冷却后通过刮板机送入渣库；
尾部细灰经电除尘器收下后通过汽力输送系统送入灰库。
经换热后的饱和蒸汽进入锅炉汽包，并通过过热器和进一步汇集达到使用要求后，通过汇汽集箱连接管道输送至汽轮机。
在整套系统中，为满足使用、安全、环保等要求，在锅炉、汽轮发电机的主机设备间，设计了相应的化学水系统、锅炉补给水系统、冷却水系统、除硫系统、输灰系统等等系统，以完善整个工艺。
对余热锅炉系统，为充分利用窑尾余热，在窑尾风管至增湿塔间将废气引至余热锅炉进口，再经过顶部将气流引至增湿塔，从而在不影响水泥工艺流程的条件下通过热交换，将产生的蒸汽通过管道输送至补燃锅炉汽包，从而完成对废气的热能利用。
4 带补燃锅炉的余热发电厂设计特点
4.1 工艺流程设备衔接难度大，要求高
电厂主要设备的衔接是压力管道，从锅炉到汽机是中高压的蒸汽管道输送，再以此分流至不同的辅助设备作其他工艺用途。电厂工艺流程设备衔接难度主要体现在工艺管道上，管道种类繁多，且相对集中，设计过程中必须按电力建设规范要求对其合理布置，否则，各类管道的交叉、干涉势不可免。
4.2 材料种类繁多、焊接要求高
由于锅炉本体及相关管道内的介质基本上属于中温中压或高温高压，根据其内部介质温度、压力的不同，其本体及相关管道的材质、焊接要求也不同，通常材质多达几十种。所以，在设计过程中必须严格对使用的管材、管件等进行分类，严禁用错或代用。否则，一旦用错，可能会在以后的生产过程中造成管道爆裂等危险，造成重大损失。同时，为确保设计质量，对于管道焊接坡口的形状、角度及焊接间隙的预留量都必须严格按照要求经确认。
4.3 热控仪表设计工作量大、难度高
热控仪表在电厂工艺设备及管道运行中承担着各中高温或中高压系统的内部运行参数，直接反馈给集中控制操作中枢或现场的重要任务，从而实现机炉集中控制，完成手动操作、自动调节、联锁程控、顺序控制、数据采集、运行监视、信息记录。其按功能可分为MCS、SCS、DAS、MFT、ETS、通讯六个分系统，另外还包括现场监视仪表如：锅炉汽包现场压力、汽包水位电解点显示仪等。
为了使各被监控设备在平稳、安全的状态下运行，在设计过程中，对各热控仪表安装位置及安装精度严格要求，而以三德厂15MW电厂为例，各热控仪表测点多达2 050个左右。
总之，在电厂设备安装及调试过程中，所有参与人员都必须细心谨慎、认真负责、实事求是地做好每一环节，这样才能确保整套机组安全、平稳地达到预期目标要求。
［参考文献］
［1］ 纯低温余热发电特刊［DB］.中国水泥网.
［2］ 中小型热电联产工程设计手册［M］.中国电力出版社.
