水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新(南京凱盛院 宋紀(jì)元)

1、第六屆余熱發(fā)電國際峰會報(bào)告 水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司 主講人介紹主講人介紹加照片宋紀(jì)元 南京凱盛水泥設(shè)計(jì)研究院余 熱發(fā)電設(shè)計(jì)研究所 所長 南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司 總經(jīng)理 18年中低溫余熱發(fā)電行業(yè)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)有水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)及窯頭余熱鍋爐存在的不足1.窯頭余熱鍋爐的過熱蒸汽較窯尾余熱鍋爐的溫窯頭余熱鍋爐的過熱蒸汽較窯尾余熱鍋爐的溫度高，兩者直接混合，該混合過程存在度高，兩者直接混合，該混合過程存在火火用用損失，損失，降低了蒸汽的做功能力；降低了蒸汽的做功能力；2.窯頭余熱鍋爐前需要布置一個或多個外置獨(dú)立窯頭余熱鍋爐前需要布置一個或多個外置

2、獨(dú)立沉降室，窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)的阻力較大，窯頭沉降室，窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)的阻力較大，窯頭排風(fēng)機(jī)的功率增加（甚至要求更換窯頭排風(fēng)排風(fēng)機(jī)的功率增加（甚至要求更換窯頭排風(fēng)機(jī)）；系統(tǒng)散熱損失較大；機(jī)）；系統(tǒng)散熱損失較大；3.窯頭鍋爐換熱管束磨損嚴(yán)重。窯頭鍋爐換熱管束磨損嚴(yán)重。steam flowwater flowsmoke flowmaterial flowAQCAQC boilerfeed wate pump circulate pumpSPSP boilersteam turbinegeneratorcooling towerhotwellcondenserfanchimneyclinkercool

3、ercooling windrotary kilnmilling coallifterseparatorraw material millcrusherhumidtowderfanchimneysettlement roomdust catcher admixed steam and water圖圖1 現(xiàn)有水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖現(xiàn)有水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖圖圖2 帶有外置獨(dú)立沉降室窯頭余熱鍋爐的立面圖帶有外置獨(dú)立沉降室窯頭余熱鍋爐的立面圖水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新 水泥窯余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)優(yōu)化 窯頭余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化開發(fā) 蒸汽產(chǎn)量最大化蒸汽產(chǎn)量最大化 合適的汽包壓力合適的汽包壓力 盡可

4、能高過熱度盡可能高過熱度 余熱資源梯級利用余熱資源梯級利用水泥窯余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)優(yōu)化原則水泥窯余熱電站設(shè)計(jì)原則 可靠性、自動化、操作方便。 不影響水泥熟料產(chǎn)量，不增加水泥熱耗。水泥窯余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐水泥窯余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐將窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生的低溫過熱蒸汽送入窯頭余熱鍋爐，在窯頭余熱鍋爐設(shè)置公共過熱器（再熱器），將混合蒸汽（來自窯頭、窯尾余熱鍋爐的低溫過熱蒸汽）進(jìn)一步加熱，提高主蒸汽過熱度，然后進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。我公司提出兩種熱力系統(tǒng)優(yōu)化方案，分別見圖3和圖4 steamwatersmokematerialAQC boilerfeed wate pumpcirculate pumpS

5、PSP boilersteam turbinegeneratorcooling towerhotwellcondenserfanchimneyclinkercoolercooling windrotary kilnlifterseparatorraw material millcrusherhumid towderfanchimneydust catcher admixed steam and water圖圖3 下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖steamwatersmokematerialAQC boilerfeed wate

6、 pumpcirculate pumpSP SP boilersteam turbinegeneratorcooling towerhotwellcondenserfanchimneyclinkercoolercooling windrotary kilnlifterseparatorraw material millcrusherhumid towderfanchimneydust catcher admixed steam and waterdust catcher圖圖4 雙側(cè)下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖雙側(cè)下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖窯頭余熱鍋

7、爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化開發(fā)窯頭余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化開發(fā)開發(fā)的目的： 從機(jī)理上解決窯頭余熱鍋爐磨損問題； 減小窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)阻力； 簡化煙風(fēng)管道系統(tǒng)，降低投資。開發(fā)的思路： 集成化、一體化 打破常規(guī)1、窯頭余熱鍋爐內(nèi)置沉降室。2、廢氣出沉降室后，自下往上通過受熱面。3、進(jìn)入鍋爐受熱面之前，布置均流裝置和防磨“假管”。窯頭余熱鍋爐開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)窯頭余熱鍋爐開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)2001501005025105020406080100 進(jìn)口粉塵粒徑分布，%粒徑d，um圖5 窯頭廢氣的粉塵粒徑分布顆粒粒徑主要分布在80-100m的范圍。通過鍋爐底部內(nèi)置沉降室，粉塵顆粒分離效率不小于70%。特點(diǎn)：低阻力特點(diǎn)：低阻力 低溫

8、損低溫?fù)p 磨損小磨損小圖6 下進(jìn)風(fēng)式自帶沉降室的窯頭余熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖圖7 下進(jìn)風(fēng)式、自帶沉降室窯頭余熱鍋爐的現(xiàn)場實(shí)拍工程照片圖8 下進(jìn)風(fēng)式窯頭鍋爐蒸發(fā)器受熱面積灰的現(xiàn)場照片窯頭余熱鍋爐的創(chuàng)新點(diǎn)廢氣從下往上流動，降低廢氣在窯頭余熱鍋爐內(nèi)的流速，廢氣中攜帶的粉塵顆粒在上升的過程，受到慣性力和顆粒自身重力的作用，顆粒速度逐漸較小，達(dá)到了分離粉塵顆粒的效果，有效地減少了窯頭余熱鍋爐受熱面迎風(fēng)側(cè)的積灰，同時(shí)減少粉塵顆粒對鍋爐受熱面的管束的沖擊磨損。窯頭余熱鍋爐與粉塵顆粒分離裝置一體化，取消外置式沉降室，簡化了煙氣管道，減少了占地面積，節(jié)省了初投資費(fèi)用。窯頭余熱鍋爐取消外置式沉降室，改為自帶沉降室的窯頭余熱鍋爐，減少了窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)的阻力，系統(tǒng)總阻力小于800Pa，基本上不需要改造窯頭排風(fēng)機(jī)，同時(shí)減少了余熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。窯頭余熱鍋爐入口處布置了2-4排“假管”和均流裝置，有效防止前幾排受熱面因廢氣的沖刷而造成的磨損。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬試驗(yàn)圖9 計(jì)算機(jī)輔助開發(fā)方法示意圖 （1）布置導(dǎo)流板和均流板網(wǎng)格數(shù)：336457 （2）未布置導(dǎo)流板和均流板網(wǎng)格數(shù)：278852圖10 窯頭余熱鍋爐內(nèi)置沉降室的計(jì)算模型圖11 下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐內(nèi)置沉降室內(nèi)的流場分布圖 （1）布置導(dǎo)流板和均流板 （2）未布置導(dǎo)流板和均流板 （1）布置導(dǎo)流板和均流板（2）未布置導(dǎo)流板和均流板圖12 下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐