水泥窑第一代纯低温余热发电技术
纯低温水泥窑余热发电技术
纯低温水泥窑余热发电技术是直接利用水泥窑窑头窑尾排放的中低温废气进行余热回收发电，无需消耗燃料，发电过程不产生任何污染，是一种经济效益可观、清洁环保、符合国家清洁节能产业政策的绿色发电技术，具有十分广阔的发展空间与前景。
工艺流程: 凝汽器热水井内的凝结水经凝结水泵泵入No.2闪蒸器出水集箱，与出水汇合,然后通过锅炉给水泵升压泵入AQC锅炉省煤器进行加热,经省煤器加热后的水(223℃)分三路分别送到AQC炉汽包,PH炉汽包和No.1闪蒸器内。
进入两炉汽包内的水在锅炉内循环受热,最终产生一定压力下的过热蒸汽作为主蒸汽送入汽轮机做功.进入No.1闪蒸器内的高温水通过闪蒸技术产生一定压力下的饱和蒸汽送入汽轮机第三级后做功，而№.1闪蒸器的出水作为№.2闪蒸器闪蒸饱和蒸汽的热源，№.2闪蒸器闪蒸出的饱和蒸汽送入汽轮机第五级后做功，做过功后的乏汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与热力循环。
生产过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水经补给水泵打入热水井。
主机设备性能特点：一、余热锅炉: AQC炉和PH炉AQC锅炉的设计特点如下: 锅炉型式为立式,锅炉由省煤器、蒸发器、过热器、汽包及热力管道等构成。
锅炉前设置一预除尘器（沉降室），降低入炉粉尘。
废气流动方向为自上而下,换热管采用螺旋翅片管,以增大换热面积、减少粉尘磨损的作用。
锅炉内不易积灰，由烟气带走，故未设置除灰装置，工质循环方式为自然循环方式。
过热器作用：将饱和蒸汽变成过热蒸汽的加热设备，通过对蒸汽的再加热，提高其过热度（温度之差），提高其单位工质的做功能力。
蒸发器作用：通过与烟气的热交换，产生饱和蒸汽。
省煤器作用：设置这样一组受热面，对锅炉给水进行预热，提高给水温度，避免给水进入汽包，冷热温差过大，产生过大热应力对汽包安全形成威胁，同时也避免汽包水位波动过大，造成自动控制困难。
一方面最大限度地利用余热，降低排烟温度，另一方面，给水预热后形成高温高压水，作为闪蒸器产生饱和蒸汽的热源。
水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介_百度文库
水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介、刖言水泥生产过程需要消耗大量的能源和天然矿物，而这些资源是不可再生的，因此制约了水泥工业的可持续发展，降低水泥生产过程中原燃料的消耗是保证水泥工业可持续发展的最有效措施。
水泥熟料煅烧过程需要较高的煅烧温度，消耗大量的天然矿石能源一一煤炭,以目前先进的新型干法水泥窑为例，其单位熟料烧成热耗在2900~3300kJ/kg但同时约占熟料烧成热耗30--40%的热量随废气从窑尾和窑头排入大气，而采用余热发电技术将这部分热量回收是一种非常有效的办法----、华效公司在低温余热发电方面的技术保障能力及业绩公司简介协作单位公司技术力量及外聘技术顾问相关工作业绩三、水泥低温余热发电技术和装备：设计思想A冷却机中部开口，抽取较高温度的废气以提高发电能力。
（由用户选择目前,?窑外分解窑所配套的篦式冷却机出口废气温度多在200r左右,在这种温度下的热量品位较低，？很难进行动力回收，除非窑尾废气温度相当高的特殊情况，一般情况下要对冷却机进行相应的改造。
由于从冷却机各段篦床上逸出的温度是不一样的，可以将这股废气人为地分为两部分，一部分是从冷却机中部逸出的，温度在300C 以上的中温废气，？利用这股废气进行余热动力回收是可行的;另一部分是从冷却机后部逸出的120 C左右的废气，这股废气基本上没有动力回收价值，而且与前一部分废气混合时降低了其热能的品位,使系统的可用能遭受很大的损失。
因此，在冷却机原有废气出口前新开一抽气口，用以抽取冷却机中部逸出的气体进行余热动力回收，原有抽气口抽取冷却机后部废气，两抽气口之间用挡墙相隔,压力的平衡用挡板实现。
设置锅炉旁通烟道，以便锅炉停运时不影响水泥生产。
锅炉出口废气与原抽气口的废气混合后进入电收尘，汇入水泥工艺流程。
B对预热器进行相应改造，由五级换热改为四级换热。
经过认真核算，可实施预热器的改造以提高发电能力，从而提高全厂整体的热利用效率（由用户选择。
水泥回转窑纯低温余热发电技术和经验介绍
水泥回转窑纯低温余热发电技术和经验介绍来源：更新日期：2007-3-23 【字体：小大】水泥生产过程需要消耗大量的能源（煤或油）和天然矿物，而这些资源是不可再生的，所以这就制约了水泥工业的可持续发展，如何降低水泥生产过程中原燃料的消耗是保证水泥工业可持续发展的最有效措施。
水泥熟料煅烧过程需要较高的煅烧温度，消耗大量的天然矿石能源—煤炭（或油）。
以目前先进的新型干法水泥窑为例，其单位熟料烧成热耗在2 900—3300kj/kg，以年产熟料50万吨规模计，每年消耗原煤约6.5万，但同时约占熟料烧成热耗30%左右的大量350℃左右的废气从窑尾和窑头收尘器排入大气。
采用余热发电技术将这部分热量回收是一种非常有效的办法，由于废气温度较低，对装备和技术的要求较高，采用纯低温余热发电国内尚未有非常成熟和成功的技术和工程，宁国水泥厂纯低温余热发电是引进日本的技术和装备。
目前国内新型干法窑主要采用的是带补燃炉的余热发电技术，但这种技术和国家有关政策有冲突，使这种技术的利用受到限制。
日产1050吨（实际1350吨）φ3.5×88m四级旋风预热器窑（SP窑）采用纯低温余热发电技术进行技术改造，项目由天津水泥设计研究院设计，于2003年5月建成投产，项目装机容量2.5MW，设计发电能力1800kw/h，全部采用国产设备和技术，经过半年左右的运行，主要设备和整个系统都运转正常，各项技术经济指标达到设计要求。
下面就纯低温余热发电系统作一介绍。
1 热力系统系统主机为两台余热锅炉(窑头AQC锅炉和窑尾SP锅炉)和一套补汽凝汽式汽轮发电机组，装机容量为2.5MW，设计发电能力为1800kw/h。
余热来源SP（窑尾预热器）：废气流量95000Nm3/h，温度390℃（实际360℃）；AQC（冷却机）：废气流量40000Nm3/h，温度350℃。
冷却机中部设置抽风口作为AQC锅炉的取风口，通过与冷却机原抽风口之间的风门调节，保证中部抽风口的废气温度达到350℃左右，为减轻废气对AQC锅炉的磨损，在锅炉前设置了沉降室。
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用
环保减排
减少温室气体和其他污染物的 排放，减轻对环境的压力，符 合绿色低碳的发展趋势。
提高能源利用效率
将原本被浪费的余热转化为电 能，提高了能源的利用效率。
增加经济效益
通过回收利用余热，为企业创 造额外的经济效益，提高市场
竞争力。
技术挑战
技术成熟度
尽管技术上可行，但该技术在实际应用中的 成熟度有待进一步提高。
发电技术。
纯余热发电技术通常采用热电转 换、热光转换等新型能源转换技
术，将余热直接转换为电能。
纯余热发电技术具有高效、环保、 节能等优点，是未来能源利用的
重要方向之一。
03
水泥厂中低温余热发电技术应用
余热发电技术在水泥厂中的应用
水泥厂余热资源丰富
经济效益显著
水泥生产过程中产生大量余热，这些 余热可用于发电，降低能源消耗。
技术发展前景广阔
随着环保要求的提高和能源结构的调整，纯余热 发电技术在水泥厂中的应用前景十分广阔。
3
促进产业升级
纯余热发电技术的应用有助于水泥产业升级，提 高能源利用效率，推动行业绿色发展。
04
水泥厂中低温纯余热发电技术优势与
挑战
技术优势
高效节能
利用水泥厂排放的余热进行发 电，减少对新鲜燃料的依赖，
02
水泥厂中低温余热发电技术原理
余热发电技术概述
余热发电技术是指利用工业生产过程中产生的余热，通过热能转换和发电技术，将 其转化为电能的技术。
余热发电技术具有高效、环保、节能等优点，是工业节能减排的重要手段之一。
余热发电技术可根据不同的工业领域和生产工艺，采用不同的热能转换方式和发电 技术。
中低温余热发电技术原理
低温余热发电技术简介
第一代余热发电技术定义及特征
1.水泥窑第一代纯低温余热发电技术：在不
影响水泥熟料产量、质量，不降低水泥窑运 转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不 增加熟料电耗和热耗的前提下，采用 0.69MPa~1.27MPa——280℃~340℃整齐将 水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气余热， 窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气余热转 化为电能的技术。
（3） 合适的汽包工作压力。考虑在换热过程中，蒸发 受热面内汽水混合物的温度不变，而烟气同汽水混合物 之间传热温差窄点在20℃以上受热面的布置才合理，汽 水混合物的温度直接受压力的影响，所以选择合理的压 力水平为受热面布置创造条件，以防止锅炉造价过高。 （4） 充分降低废气温度。受窑尾废气要用于烘干生料 的工艺限制，一般窑尾废气温度只能降至225℃左右； 窑头余风可以充分降低，但降低过多则造成传热温差小 使得换热面积布置过多，使锅炉造价提高，同时吸收过 多的低品质热量也无法有效提高发电量，所以窑头余风 的降低以满足为窑头和窑尾余热锅炉提供足量的汽包给 水即可。根据热量分配和能量平衡计算，窑头余风降至 96～98℃即可满足要求。 （5） 合理布置受热面。在布置受热面时要考虑窑尾、 窑头的烟气温度特性以及汽轮发电机的特性进行综合考 虑，同时考虑选用合理温差以降低锅炉造价。
第三代系统特点
将窑头冷却机余风进行梯级利用，原中部抽
风口改为两个抽风口，一个为高温480-500℃， 一个为中温330-380℃。高温风将来自窑头窑 尾余热锅炉的低温过热蒸汽进一步提高到 430℃左右，该工艺较第一代系统提高余热发 电量15-20%左右。
中国第二代水泥窑纯低温余热发电技 术与发达国家先进技术的比较
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中国水泥窑余热发电技术
中国水泥窑余热发电技术摘要：水泥工业是高耗能的工业。
在水泥生产中，水泥窑在350℃左右排放大量中低温废气，约占燃料总热输入的30%。
如果直接排放到大气中，会造成严重的能源浪费。
利用低温余热发电技术对该部分中低温废气余热进行回收利用。
产生的高温过热蒸汽进入汽轮机发电。
发电机的输出功率可满足水泥生产线和水泥厂自身的生活用电，并积极实施节能减排措施。
与火力发电厂相比，余热发电不需要燃烧煤炭等燃料，不产生二氧化碳等环境污染物。
关键词：水泥窑；余热发电技术；前言：节能减排是我国经济社会发展的一项长期战略方针，也是一项极其紧迫的任务。
回收余热，降低能耗，对我国节能减排和环境保护的发展战略具有重要的现实意义。
同时，余热利用在改善工作条件、节约能源、增产、提高产品质量、降低生产成本等方面发挥着越来越重要的作用。
其中一些已经成为工业生产的一部分。
20世纪六七十年代以来，余热利用技术在世界范围内得到了迅速发展。
目前，我国的余热利用技术也取得了长足的进步，但与世界先进水平仍有一定的差距，有的余热没有得到充分利用，有的余热在使用中存在着许多问题。
1 目的要求1.1 降低能耗环境。
在水泥熟料燃烧过程中，窑尾预热器和窑头熟料冷却器排放的低温废气余热占水泥熟料燃烧总热量的30%以上，造成严重的能源浪费。
一方面，水泥生产消耗大量热能，另一方面，水泥生产也需要大量电力。
将400℃以下低温废气余热转化为电能用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或30%以上。
对于水泥生产企业来说，可以大大减少从社会发电厂购买的电力，或者大大减少水泥生产企业燃烧的燃料。
自备电厂发电可以大大降低水泥生产的能耗;避免了水泥窑余热直接排入大气的热岛现象;同时可以降低社会发电厂或水泥生产企业自用电厂的燃料消耗，减少CO2等燃烧废弃物的排放，有利于环境保护。
1.2 政策的推行提供技术支持。
自然资源如能源、原材料、水、土地等，随着经济的发展，资源有限之间的矛盾越来越明显。
水泥窑纯低温余热发电汽轮机
水泥行业余热发电用汽轮机的研究与应用杭州中能汽轮动力有限公司高少华前言随着国民经济的发展，电力日益紧张，而水泥生产过程中又有大量的废热得不到利用，造成单位产值能耗高，环境污染严重等问题；我们针对性的开发了纯低温余热发电汽轮机，有效地解决了上述问题。
本文对我公司开发的这种汽轮机作简要介绍一、水泥行业纯低温余热发电的历史1995年我公司开发了第一台也是全国第一台纯低温余热发电用汽轮机，进汽参数为1.27Mpa/280℃，功率2200kW，成功运用于江西万年水泥厂；2000年成功开发了国内第一台混压进汽凝汽式汽轮机，并在钱潮建材股份有限公司顺利运行至今；随后又开发了纯低温混压进汽凝汽式汽轮机、6MW纯低温余热发电用汽轮机、7.5MW中压混压进汽凝汽式等多种适用于水泥行业的汽轮机，目前，我们已在进行12MW纯低温余热发电汽轮机的开发。
二、纯低温余热发电用汽轮机的特点1．进汽参数不稳定。
这是由水泥生产工艺过程的不稳定性所决定的，汽轮机的进汽调节系统必须能适应进汽参数的波动，保证汽轮机的稳定、安全运行。
为此我们增加了前压调节系统（见图1），其基本原理是：将测得的新蒸汽压力信号输入前压调节器，与设定值比较后，输出控制信号，直接控制同步器，当新汽压力偏低时，控制调节汽阀关小，反之开大。
纯低温余热发电是一种以汽定电的调节方式，达到在维持系统稳定的前提下实现热-电转换的目的。
如果不设置前压调图1 节系统将会导致什么后果呢？可以想象得到：压力下降时，调阀将会开大，由于余热锅炉的蒸发量不足，促使压力进一步降低，直至调阀全开，汽轮机通流部分产生严重鼓风，致使效率下降。
而新汽压力提高时，调阀将会关小，促使压力进一步提高，直至安全阀动作放空，造成能量的浪费。
所以，余热蒸汽发电时，前压调节系统是必需的。
2．同等功率下排汽量增加。
排气量的增加意味着末级叶片的增高，而末级叶片的研发能力是一个企业科研水平高低的象征，也是汽轮机开发是否成功的关键，我们公司近年来，针对余热发电市场，开发了133、208、330等一系列扭叶片，从而保证了整个产品系列的研制成功。
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用水泥生产过程中，会产生大量的热能，其中包括高温热能和低温热能。
高温热能可以用于熟料烧成和余热发电等领域，而低温热能则一般会直接
排放到大气中，造成了能源的浪费和环境的污染。
针对水泥厂低温热能的利用问题，近年来出现了一种新的技术——低
温纯余热发电技术。
该技术利用温差生成电能，可以将水泥厂低温废热转
化为电能，从而实现能源的再利用。
该技术的原理是利用温差发电模块，将低温废热转化为电能。
一般来说，该技术需要在50℃以下的低温环境下才能工作。
通过将低温废热与
环境温度形成温差，可以驱动热电材料中的电子流动，产生电压和电流。
该技术在水泥厂中的应用，可以解决低温废热无法利用的问题，提高
能源利用效率。
同时，还可以减少水泥生产对环境的影响，促进可持续发展。
需要注意的是，低温纯余热发电技术在应用中要考虑到设备的成本和
维护成本，以及与水泥生产过程的配合问题。
只有在成本和效益相协调的
情况下，才能更好地推广和普及该技术。
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水泥窑第一代纯低温余热发电技术
核心提示：第一代余热发电技术填补了我国水泥行业的空白，为我国发展这项技术奠定了基础并积累了宝贵的经验，相当于上世纪九十年代初的新型干法窑水平，投资、发电能力、运行的稳定性等都存在一定的问题。
一、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的定义及特征
1.水泥窑第一代纯低温余热发电技术：在不影响水泥熟料产量、质量，不降低水泥窑运转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不增加熟料电耗和热耗的前提下，采用0.69MPa～1.27MPa—280℃～340℃蒸汽将水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气余热、窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气余热转化为电能的技术。
第一代纯低温余热发电技术除上述定义外还同时具有如下两个或两个以上的特征：
1)冷却机仅设一个用于发电的抽废气口；
2)汽轮机主蒸汽温度不可调整，随水泥窑废气温度的变化而变化；
3)窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉给水系统为串联系统；
4)采用额外消耗化学药品或电能的锅炉给水除氧系统。
二、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的构成
1.技术要点
利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置一台窑尾预热器余热锅炉（简称SP锅炉）、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气设置一台熟料冷却机废气余热锅炉（简称AQC炉）、
为余热锅炉生产的蒸汽配置蒸汽轮机、发电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa—280～340℃、每吨熟料余热发电能力为3140kJ/kg熟料——28～32kwh。
2.热力系统构成模式
水泥窑第一代余热发电技术热力系统构成模式主要有如下三种：其一：单压不补汽式中低温发电技术。
其二：复合闪蒸补汽中低温发电技术。
其三：多压补汽式中低温发电技术。
3.技术特点
上述三种模式没有本质的区别，共同的特点：其一、将窑头熟料冷却机排出的350℃总废气分为两个部分自冷却机中抽出，其中：在冷却中部设一个抽废气口抽出400℃以下废气，将这部分废气余热用于发电；在冷却机尾部设一个抽废气口抽出120℃以下废气，这部分废气直接排放。
窑尾预热器排出的350℃以下废气余热首先用于满足水泥生产所需的原燃材料烘干，剩余的废气余热再用于发电。
其二也是最重要的特点，发电主蒸汽参数均采用0.69～1.27MPa-280～340℃。
而三种发电模式的区别仅在于：
(1)窑头熟料冷却机在生产0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1～0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产105～180℃的热水；
(2)汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机；
(3)在相同废气参数条件下，如果以第一种模式发电能力为
100%，则第二种模式大约为101.5～102%，而第三种模式大约为102～103%；(3) 第一种模式不受汽轮机房与冷却机相对位置的影响，第二种模式(复合闪蒸补汽式)适用于汽轮机房与冷却机距离较远的情况，第三种模式适用于(多压补汽式)汽轮机房与冷却机距离较近的情况。
近期有些余热发电研究开发单位在前述三种模式基础上推出了另一种模式：窑尾余热锅炉不设过热器而只生产饱和蒸汽，窑头冷却机余热锅炉设置大过热器而将窑尾余热锅炉生产的饱和蒸汽通过窑头冷却机余热锅炉大过热器进行过热，然而，由于主蒸汽参数仍然采用0.69～1.27MPa-280～340℃、冷却机用于发电的废气也仍然是在冷却中部设一个抽废气口抽出的400℃以下废气，因此其仍属于水泥窑第一代纯低温余热发电技术范畴。
4.实际发电能力
第一代余热发电技术填补了我国水泥行业的空白，为我国发展这项技术奠定了基础并积累了宝贵的经验。
但由于技术条件的限制，其技术水平类比新型干法窑，相当于上世纪九十年代初的新型干法窑水平，无论投资、发电能力、运行的稳定性、设备寿命、运行可调整性都存在一定的问题，而由于第一代余热发电技术没有很好利用熟料冷却机的废气温度，系统只生产低温低压蒸汽，余热没有按其温度分布进行梯级利用，使发电热力循环系统效率太低，余热达不到应该达到的发电量。
比如：对于带有5级预热器的水泥窑其余热发电能力在窑尾废气温度不高于330℃、保证满足生料烘干所需废气温度为210℃、
满足煤磨烘干所需废气参数、不影响水泥熟料产量及运转率、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产工艺流程及设备条件下，理论上每吨熟料余热发电量不可能超过3140kj/kg-32.5kwh（对于实际熟料产量为2750t/d，热耗小于3140kJ/kg或者预热器出口废气温度小于330℃，生料烘干温度大于210℃的水泥窑，余热发电功率不会大于3650Kw，实际熟料产量为5500t/d的水泥窑不会超过7500kw ）。