低溫余熱鍋爐-新型干法水泥窯方式介紹
網(wǎng)址：xixr.cn 更新時(shí)間：2017-01-05 17:00 瀏覽次數：：98次
常用的余熱發(fā)電熱力系統
常用的有單壓、閃蒸、雙壓余熱發(fā)電三種方式；
單壓系統指窯頭余熱鍋爐和窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生相近參數的主蒸汽，混合后進(jìn)入汽輪機；窯頭余熱鍋爐生產(chǎn)的熱水供窯頭余熱鍋爐蒸汽段和窯尾余熱鍋爐；
閃蒸系統指鍋爐產(chǎn)生一定壓力的主蒸汽和熱水，主蒸汽進(jìn)入汽輪機高壓進(jìn)汽口，熱水經(jīng)過(guò)閃蒸，生產(chǎn)低壓的飽和蒸汽，補入補汽式汽輪機的低壓進(jìn)汽口。
雙壓系統指余熱鍋爐生產(chǎn)較高壓力和較低壓力的蒸汽，分別進(jìn)入汽輪機的高、低壓進(jìn)汽口。
余熱發(fā)電熱力系統的比較
選擇的依據：水泥窯自身特點(diǎn)決定的煙氣量和煙氣溫度，以及煙氣用于物料烘干溫度的高低。
鍋爐吸熱量的高低，取決于鍋爐排煙溫度的高低、鍋爐散熱量、鍋爐漏風(fēng)量。
吸熱量：雙壓系統高于閃蒸系統，閃蒸系統高于單壓系統。
發(fā)電量：雙壓系統高于閃蒸系統，閃蒸系統高于單壓系統。
單壓發(fā)電系統
可靠，投資成本低，但有明顯的適用范圍。
總供水量＝AQC產(chǎn)汽量＋SP產(chǎn)汽量＋鍋爐的排污量。
在通常情況下，受限的總供水量不能使AQC的排煙溫度降到100℃以下，則不能最大限度的利用余熱。
閃蒸、雙壓系統是更好的選擇。閃蒸較適合于余熱鍋爐與汽機房距離較遠的場(chǎng)合。
SP（臥式）鍋爐結構特點(diǎn)
采用輔助循環(huán)結構，特殊的水循環(huán)結構設計保證了鍋爐的安全運行；
過(guò)熱器、蒸發(fā)器采用蛇形光管受熱面，整體模塊出廠(chǎng)，每個(gè)模塊有各自獨立的包裝運輸框架，現場(chǎng)安裝時(shí)利用鍋爐廠(chǎng)提供的專(zhuān)用翻轉架安裝就位；
受熱面管與集箱采用特殊的連接結構，減輕了機械振動(dòng)的沖擊。采用較低煙速，減輕磨損，降低煙氣側阻力，減少鍋爐自身的動(dòng)力消耗；
采用機械振打清灰方式，臥式結構清灰更方便，連續清灰模式對系統運行影響小，與其它清灰方式相比更加節能；
布置密封式刮板出灰機，大大降低鍋爐尾部灰濃度。
窯尾臥式與立式的比較
臥式清灰效果較好。換熱管垂直布置，不存在累積搭橋現象，且采用吊掛形式，振打效果好。
臥式爐占地面積較大，當窯尾設計排煙溫度取值較低（采用閃蒸、雙壓）時(shí)，結構布置較為困難。
臥式爐煙氣為水平流動(dòng)，鍋爐煙道入口要采取針對性設計，以保證煙氣直角拐彎后的流場(chǎng)均勻。
臥式采用錯列管束布置，換熱效果較好。而立式一般采用順利管束布置。
臥式爐采用帶有節流孔板的輔助循環(huán)設計，立式爐為自然循環(huán)，因此，臥式爐的水質(zhì)控制更為重要。
鍋爐管束下端沒(méi)有排污口，對鍋爐的運行操作增加不便，不太適合用于高寒冷地區。
熱水循環(huán)泵工作要求高，檢修工作量大。
ASH過(guò)熱器在系統中的作用
水泥窯熟料冷卻機廢氣經(jīng)ASH低溫余熱過(guò)熱器后再進(jìn)窯頭AQC鍋爐。ASH的作用是將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的2.5Mpa飽和蒸汽過(guò)熱為380℃過(guò)熱蒸汽以供汽輪機發(fā)電用。由于布置與熱效率要求，結構上采用立式布置，過(guò)熱器出口廢氣溫度控制范圍為300℃～340℃左右。設計時(shí)應考慮水泥窯熟料冷卻機廢氣對余熱過(guò)熱器的嚴重磨損特性，同時(shí)注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。
ASH過(guò)熱器
AQC鍋爐在系統中的作用
水泥窯熟料冷卻機廢氣經(jīng)AQC低溫余熱鍋爐后進(jìn)窯頭收塵。AQC鍋爐的作用為生產(chǎn)2.5Mpa飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱器過(guò)熱后供汽輪機發(fā)電用；生產(chǎn)0.25MPa飽和蒸汽用于鍋爐給水除氧及汽機補汽；生產(chǎn)的熱水進(jìn)入除氧器除氧（同時(shí)作為0.25MPa蒸汽段的給水），除氧后的水由鍋爐給水泵為SP爐、AQC爐2.5MPa蒸汽段供水。由于占地面積與鍋爐熱效率要求，結構上采用模塊立式布置，鍋爐出口廢氣溫度控制范圍為90℃～100℃左右。鍋爐設計時(shí)應考慮水泥窯熟料冷卻機廢氣對余熱鍋爐的嚴重磨損特性，同時(shí)注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。
SP鍋爐在系統中的作用
水泥窯窯尾廢氣經(jīng)SP低溫余熱鍋爐后進(jìn)窯尾收塵。SP鍋爐的作用為生產(chǎn)2.5Mpa飽和蒸汽經(jīng)窯頭熟料冷卻機低溫余熱過(guò)熱器過(guò)熱后供汽輪機發(fā)電用。由于占地面積與鍋爐熱效率要求，結構上采用立式布置，鍋爐出口廢氣溫度控制范圍為195℃～210℃左右。鍋爐設計時(shí)應考慮水泥窯余熱鍋爐的特性，注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。
對于隨季節變化，要求的烘干溫度差異比較大的地區，可考慮鍋爐增設低壓段調節，以最大限度的利用余熱。
窯頭余熱鍋爐設計要點(diǎn)
窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問(wèn)題；
鍋爐設計時(shí)要考慮窯頭煙氣變化大的問(wèn)題；
可以接受的積灰保證有效換熱；
可靠的密封結構，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對水泥窯生產(chǎn)的影響；
合適的煙氣側阻力，可接受的動(dòng)力消耗。
AQC鍋爐結構特點(diǎn)
立式自然循環(huán)，從上而下布置2.5MPa段蒸發(fā)管、2.5MPa段省煤器；0.25MPa段蒸發(fā)管；熱水器。
蒸發(fā)管、省煤器、熱水器均與框架一起組成各自獨立管箱，組裝出廠(chǎng)。
受熱面管采用螺旋繞翅管。
鍋爐內護板密封結構減少漏風(fēng)。
繞翅管的設計結構
翅片節距、翅片高度、翅片厚度與防磨性能。
翅片節距、翅片高度、翅片厚度與擴展面積、傳熱效果和經(jīng)濟性。
蒸發(fā)器繞翅管規格為Φ51X3.5，翅片節距為6.25mm，高度為24mm，厚度為1.2mm。
其它部件繞翅管規格為Φ38X3.5，翅片節距為6.25mm，高度為21mm，厚度為1.2mm。
管材采用20/GB3087；翅片采用08AL。
防磨設計
鍋爐AQC鍋爐的防靡設計是關(guān)嬪；
設計時(shí)，選取較低煙氣流速，低于5m/s；
煙氣進(jìn)口變徑煙道，設有煙氣均流裝置；
采用小螺距高繞翅片管；
管組內設有隔板、導流板，減少煙氣流動(dòng)不均勻；
管箱內集箱、管組彎頭處均設有防磨裝置；
密封設計
水泥窯余熱鍋爐的運行工況對鍋爐的密封設計提出更高要求；
負壓高，要采取可靠結構密封；
漏風(fēng)量大會(huì )造成水泥窯運行不穩定；
漏風(fēng)量大會(huì )造成余熱鍋爐效率降低；
采用管箱組裝出廠(chǎng)，優(yōu)良的制造質(zhì)量保證；
采用內護板密封，所有密封焊在廠(chǎng)內進(jìn)行密封試驗檢查；
集箱采用內置式；
確保漏風(fēng)率低于1%。
保溫設計
水泥窯余熱鍋爐要充分利用余熱，對鍋爐的保溫設計提出更高要求；
采用輕型護板爐墻；
材料采用硅酸鋁纖維板；
保溫層厚度為160mm；
在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，護板外表面溫度低于40℃。
窯尾余熱鍋爐設計要點(diǎn)
窯尾煙氣中灰塵濃度大，可靠防積灰措施；
負壓大，必須采用可靠的密封結構，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對水泥窯生產(chǎn)的影響；
合適的煙氣側阻力，可接受的動(dòng)力消耗；
鍋爐結構特點(diǎn)
立式自然循環(huán)，從上而下布置蒸發(fā)管、省煤器。
蒸發(fā)管、省煤器均采用懸吊結構。
光管蛇形管組的結構解決了管束受熱膨脹。
鍋爐內護板密封結構減少漏風(fēng)。
采用內置式集箱，大大減少了穿墻管。
采用機械振打，一種節能、連續清灰方式。
水泥窯余熱鍋爐的運行工況對鍋爐的密封設計提出更高要求；
負壓更高，要采取可靠結構密封；
漏風(fēng)量大會(huì )造成水泥窯運行不穩定；
漏風(fēng)量大會(huì )造成余熱鍋爐效率降低；
采用內置式集管，大大減少了穿墻管的漏風(fēng)；
通風(fēng)梁、管箱等采用金屬膨脹節密封；
機械?打穿墻處采用柔性密封；
確保漏風(fēng)率低于2%。
立式窯尾鍋爐水動(dòng)力特性
立式窯尾鍋爐采用自然循環(huán)水平蒸發(fā)受熱面的結構形式；
對所有參數均進(jìn)行水動(dòng)力計算，考慮鍋爐鋼耗、占用空間、鍋爐基礎投資等經(jīng)濟指標，確保循環(huán)高度提供足夠的自然水循環(huán)動(dòng)力；
根據合理的含汽率和質(zhì)量流速確定水平蒸發(fā)管的管徑和安全可靠的循環(huán)倍率，高循環(huán)倍率可強化傳熱；
同等的受熱面根據布置空間盡量增加管圈數，可減少沿程管子總長(cháng)和質(zhì)量含汽率降低流阻；
最低循環(huán)高度處蒸發(fā)管采用傾斜布置，防止蒸發(fā)面發(fā)生傳熱危機和汽水分層，強化傳熱提高熱效率；
采用大口徑下降管、引出管，降低自身流阻，下降管總截面fxj、引出管總截面fyc與蒸發(fā)管總截面fs比值大于0.4。
蒸發(fā)管循環(huán)流速滿(mǎn)足帶走管內污垢的流速Wo>0.4m/s，確保鍋爐的安全可靠。
ASH過(guò)熱器設計要點(diǎn)
窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問(wèn)題；
鍋爐設計時(shí)要考慮窯頭煙氣變化大的問(wèn)題；
可以接受的積灰保證有效換熱；
可靠的密封結構，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對水泥窯生產(chǎn)的影響；
合適的煙氣側阻力，可接受的動(dòng)力消耗；
ASH過(guò)熱器的結構特點(diǎn)
ASH過(guò)熱器采用立式布置。
受熱面采用合金螺旋翅片管。
管子彎頭、集箱布置在煙道外，不會(huì )磨損。
整體組裝出廠(chǎng)。
漏風(fēng)的影響
理論上漏風(fēng)率由2％增加到3％，鍋爐蒸發(fā)量下降0.8%左右。
實(shí)際在鍋爐投運后，由于漏風(fēng)點(diǎn)位置、漏風(fēng)集中等原因，當漏風(fēng)率由2％增加到3％，鍋爐蒸發(fā)量下降遠遠大于0.8%。
灰濃度對鍋爐蒸發(fā)量的影響
灰濃度高易使受熱面積灰，影響傳熱效果，鍋爐投運后，表現在蒸發(fā)量下降，排煙溫度上升。
灰濃度高，灰所帶進(jìn)的熱量也高。
對于窯尾鍋爐，采用了機械振打清灰，減輕了高灰對傳熱的影響，灰濃度每增加20g/Nm3，鍋爐蒸發(fā)量增加0.9%~1%。
鍋爐運行時(shí)壓力參數變化的影響
對于額定蒸汽壓力2.45MPa的余熱鍋爐，如按2.0MPa壓力運行，產(chǎn)汽量將上升2%左右，過(guò)熱蒸汽溫度將下降約1~2％，同時(shí)過(guò)熱器和省煤器中介質(zhì)平均流速都有較大幅度提高。
為適應運行時(shí)壓力參數的變化，受熱面布置應遵循“上多下少”的原則，即：①充足的過(guò)熱器（過(guò)熱蒸汽溫度應比額定溫度高1~2％）；②適當的蒸發(fā)器；③較少的省煤器或不布置省煤器。
溫度參數變化對部件設計的影響
水泥窯頭煙氣溫度上下變化幅度很大，也很頻繁，當煙氣溫度升高時(shí)，余熱鍋爐產(chǎn)汽量隨之上升，為控制汽水阻力在一個(gè)合理的水平，在布置過(guò)熱器和省煤器時(shí)應考慮比較低的介質(zhì)平均流速（這樣考慮對鍋爐降壓運行也有好處）。
采用大直徑汽包，增加水容量，減輕水位的波動(dòng)。
按可能的最高進(jìn)口煙氣溫度選用合適的材質(zhì)，按可能的最大蒸發(fā)量確定鍋爐安全閥等。
系統設計壓力的比較
目前水泥窯純低溫余熱鍋爐代表性的設計壓力有2.45MPa、1.25MPa、0.8MPa三種，以1.25MPa最為普遍。
不同設計壓力的余熱鍋爐，在結構上并沒(méi)有顯著(zhù)的差異，但由于窄點(diǎn)高低不一，在蒸汽段省煤器的布置上有所不同：2.45MPa鍋爐布置較多省煤器；1.25MPa鍋爐布置較少或不布置省煤器；0.8MPa鍋爐基本不布置省煤器。
對于進(jìn)出口煙氣條件相同余熱鍋爐，配置不同的設計壓力，主蒸汽焓值相差不大。但壓力越高，從熱力學(xué)角度看，做功效率會(huì )有所提高，如果要確定合理的蒸汽壓力參數，還需考慮到系統配置、投資成本等方面。
水泥余熱發(fā)電系統特點(diǎn)
采用最高發(fā)電量的雙壓發(fā)電系統；
窯頭取風(fēng)口開(kāi)在較高溫度區域，系統采用2.45MPa壓力參數，鍋爐吸熱量大，發(fā)電效率高；
對水泥窯余熱條件的變化的適用性好；
采用獨立的過(guò)熱器，方便調整過(guò)熱汽溫。
鍋爐的設計計算
在多年的試驗和理論研究基礎上，并結合多年設計及鍋爐運行經(jīng)驗，提出了自己的一套適合于水泥窯余熱鍋爐的設計計算方法，開(kāi)發(fā)了單壓、閃蒸、雙壓系統的熱力計算程序，在多臺鍋爐上的實(shí)際應用表明，鍋爐的運行參數和設計參數符合很好。
通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經(jīng)歷及業(yè)績(jì)
本世紀初，開(kāi)始水泥窯余熱鍋爐研發(fā)。
2003年底2500t/d、5000t/d補燃型余熱發(fā)電鍋爐相繼于紅火集團、虎山集團投產(chǎn)運行。
2005年9月與海螺集團簽訂5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐合同，首臺帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于2006年8月投產(chǎn)運行。
2005年11月簽訂山水集團昌樂(lè )2500t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐合同，于2007年1月投產(chǎn)運行。
2007年初2500t/d單壓純余熱發(fā)電鍋爐在湖南坪塘投產(chǎn)運行。
2007年8月10000t/d帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于海螺集團順利投運。
通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經(jīng)歷及業(yè)績(jì)
2007年8月5000t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐在山水集團投運。
2007年9月4000t/d、5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐出口泰國。
2008年初2500t/d臥式輔助循環(huán)窯尾純余熱發(fā)電鍋爐投產(chǎn)，同年在天津振興水泥投入運行。
2008年底臥式輔助循環(huán)窯尾純余熱發(fā)電鍋爐出口巴基斯坦。
2009年打ASME“S”鋼印余熱發(fā)電鍋爐出口菲律賓。
到現在，已完成從1000t/d到10000t/d近三百條水泥線(xiàn)純余熱發(fā)電配套鍋爐的研發(fā)制造。
純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的拓展應用
純低溫余熱發(fā)電技術(shù)近幾年在水泥行業(yè)得到了廣泛的推廣應用，但在玻璃窯等其它建材行業(yè)，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)未得到廣泛應用，還處于起步階段。
通鍋利用自己在水泥低溫余熱利用方面所取得的成果與經(jīng)驗，對玻璃窯、鋼鐵燒結、石灰窯、硅鐵爐余熱利用技術(shù)做了深入的研究。
在三峽新材，一條450t/d、兩條600t/d浮法玻璃線(xiàn)余熱鍋爐已投入使用，成功并網(wǎng)發(fā)電。
在濟鋼、淮鋼，燒結余熱鍋爐投入運行，并網(wǎng)發(fā)電。
2009年六月，中標國內首個(gè)硅鐵爐余熱發(fā)電項目。
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