二、我国水泥窑纯低温余热发电技术装备
1．余热发电的基本原理
将工业生产中排出的大量废气通过余热回收装置——余热锅炉将废热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发电。
在水泥熟料生产过程中，水泥窑的窑头和窑尾产生大量废气(废热)，在废气排出的地方安装余热锅炉，分别称为AQC锅炉(窑头炉)和SP锅炉(窑尾炉)。在余热锅炉内，废气与水进行热交换，使水产生一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组进行发电。
表1 干法中空窑高温余热发电系统主要参数
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主蒸汽温度
(℃) |
蒸汽压力
(MPa) |
余热
锅炉 |
装机容量
(MW) |
吨熟料发电量
(kWh/t) |
| 400 |
2.45 |
卧式 |
3.0 |
90～110 |
| 450 |
3.82 |
卧式 |
4.5 |
130～150 |
| 450 |
3.82 |
立式 |
6.0 |
170～180 |
2．纯低温余热发电技术及主要参数
目前，我国水泥工业纯低温余热发电技术的核心内容是热力循环系统，热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统三种基本模式，以及由此衍生的复合系统构成。理论和实践表明，以上三种热力系统的选择，应依据企业的具体情况来选择合适的系统，采用哪种方式最合理，应依据热平衡计算、生产线规模、企业管理水平、投资高低等实际情况，进行综合比较后确定。
纯低温余热发电主要设备及主要技术参数，以一般5000t/d水泥熟料生产线为例进行说明。规模相当的生产线可利用窑头、窑尾余热资源，建设一套装机容量为9MW的纯低温余热电站。主要设备有凝汽式汽轮机、发电机、SP余热锅炉和AQC余热锅炉，其主要技术参数指标见表2。
表2 纯低温余热发电主要设备及技术参数
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序号 |
设备名称 |
数量 |
主要技术参数指标 |
|
l |
凝
汽
式
汽
轮
机 |
l |
额定功率： 9MW
额定主汽压力：1.25MPa(a)
额定排汽压力：0.008MPa(a)
额定主汽温度：325℃
额定转速： 3000r/min
额定汽耗率： 5.2kg/kWh |
|
2 |
发
电
机 |
1 |
额定功率： 9MW
额定转速： 3000r/min
频率： 50Hz
效率： 96.5% |
|
3 |
SP
余
热
锅
炉 |
1 |
入口废气量： 340000m3/h(标况)
入口废气温度：330℃～340℃
出口废气温度：220℃
(生料粉磨用风要求温度)
漏风率： 3%
额定主汽： 1.35MPa(a)
额定主汽温度：310℃
主汽流量： 25t/h |
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4 |
AQC
余
热
锅,
炉 |
1 |
入口废气量： 240000m3/h(标况)
入口废气温度：350℃～360℃
出口废气温度：100℃
漏风率： 2%
额定主汽： 1.35MPa(a)
额定主汽温度：330℃
主汽流量： l8t/h |
主要技术经济指标
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序号 |
技术名称 |
指标 |
备注 |
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1 |
装机容量 (MW) |
9 |
|
|
2 |
平均发电功率 (kW) |
8020～8710 |
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|
3 |
吨熟料余热发电量 (kWh/t) |
35～38 |
按照5500t/d计算 |
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4 |
水泥熟料烧成热耗 (kg/t-cl) |
106～110 |
|
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5 |
年平均发电成本 (元/kWh) |
0.10～0.16 |
|
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6 |
工程总投资 (万元) |
6000～7000 |
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|
7 |
投资回收期 (年) |
3～4 |
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