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(guó)際峰會(huì)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(zhǎng) 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(guò)熱蒸汽較窯尾余熱鍋爐的溫窯頭余熱鍋爐的過(guò)熱蒸汽較窯尾余熱鍋爐的溫度高，兩者直接混合，該混合過(guò)程存在度高，兩者直接混合，該混合過(guò)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(gè)或多個(gè)外置獨(dú)立窯頭余熱鍋爐前需要布置一個(gè)或多個(gè)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(guò)熱度盡可能高過(guò)熱度 余熱資源梯級(jí)利用余熱資源梯級(jí)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(dòng)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(guò)熱蒸汽送入窯頭余熱鍋爐，在窯頭余熱鍋爐設(shè)置公共過(guò)熱器（再熱器），將混合蒸汽（來(lái)自窯頭、窯尾余熱鍋爐的低溫過(guò)熱蒸汽）進(jìn)一步加熱，提高主蒸汽過(guò)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(wèn)題； 減小窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)阻力； 簡(jiǎn)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(guò)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(guò)鍋爐底部?jī)?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(chǎng)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(chǎng)照片窯頭余熱鍋爐的創(chuàng)新點(diǎn)廢氣從下往上流動(dòng)，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(guò)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(duì)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(jiǎn)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(chǎng)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