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前言
新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35%，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35%的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95%以上。项目的经济效益十分可观。
我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来新型干法水泥生产发展迅速，技术、设备、管理等方面日渐成熟。目前国内已建成运行了大量2000t/d以上熟料生产线，新型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面有显着的降低，但新型干法水泥生产对电能的消耗和依赖依然强劲，因此，新型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，一定程度上加剧了电能的供应紧张局面。国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的CO2等温室气体，加剧了对大气的环境污染。因此在水泥业发展余热发电项目是行业及国家经济发展的必然。此外，为了提高企业的市场竞争力，扩大产品的盈利空间，国内的许多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电项目。
随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和发展水泥窑余热发电项目已经成为水泥业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。
1背景
新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35%，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35%的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95%以上。项目的经济效益十分可观。
水泥制造业是一个高能耗产业，不仅每年要消耗大量的煤炭等一次能源（每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为100～115kg），而且还要消耗大量的二次能源—电力（每吨水泥约消耗90～115kwh），虽然随着水泥煅烧技术的发展，系统热效率得到了较大地提高，但由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400℃以下低温废气余热，其热量仍约占水泥熟料烧成总耗热量35%以上，造成的能源浪费非常严重，如果将排掉的400℃以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低30%以上，可以大幅减少向水泥生产企业的购电量，并且可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象，同时由于减少了水泥生产企业的燃料消耗，可减少CO2等燃烧废物的排放而有利于保护环境。
2余热发电简介及原理
即在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置——余热锅炉将水泥窑窑头、窑尾排出大量低品位的废气余热进行回收换热产生过热蒸气和饱或蒸汽推动汽轮机实现热能——机械能的转换，再带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷。
纯低温余热发电技术的基本原理就是以30℃左右的软化水经除氧器除氧后，经水泵加压进入窑头余热锅炉省煤器，加热成190℃左右的饱和水，分成两路，一路进入窑头余热锅炉汽包，另一路进入窑尾余热锅炉汽包，然后依次经过各自锅炉的蒸发器，过热器产生1.2MPa、310℃左右的过热蒸汽，汇合后进入汽轮机作功，作功后的乏汽进入冷凝器，冷凝后的水和补充软化水经除氧器除氧后再进入下一个热力循环。
3 水泥余热发电生产工艺及控制
水泥余热发电，随着熟料生产工艺线的不同，一般有两种窑型，三种发电模式。
采用立式余热锅炉和补汽式汽轮发电机组的二级余热发电系统。立式余热锅炉彻底解决了卧式余热锅炉漏风及炉内温度场实际分布与锅炉设计时所假想的温度完全不相同的问题，可以大大提高锅炉蒸汽产量；篦冷机或立式余热锅炉排出的300℃左右废气余热可以充分回收并用以发电。这样可使吨熟料余热发电量在熟料热耗不变的前提下提高到195千瓦小时以上，使水泥窑综合能耗达到同规模预分解窑的能耗水平。
为了克服带补燃锅炉的中低温余热发电系统存在的缺点，采用补汽式汽轮机组，充分回收200℃以下的废气余热，同时补燃锅炉应当以煤矸石等劣质煤或垃圾为燃料，除节约优质煤外，还可为水泥生产提供原料，降低发电成本，进一步提高经济效益。
⑴中控窑高温余热发电
⑵预分解窑及带补燃锅炉的中低温余热发电
⑶纯低温余热发电
中低温余热发电主要是回收利用预分解窑或悬浮预热器窑窑头冷却机300℃废气、窑尾400℃废气，用于发电或热电联供。
余热电站涉及到的控制系统主要是MCS（模拟量控制）和SCS（顺序控制），在控制方案中，逻辑（顺序）控制占多数，主要是各电器设备的逻辑启停；模拟量控制回量以常规PID为主，水位控制以减温水控制回路以串级控制算法为主。
窑头篦冷机和窑尾预热器来的废气，通过锅炉与锅炉内布置的过热器、蒸发器、省煤器产生热交换，加热水产生高压饱和蒸汽，带动汽轮机转动做功，从而带动发电机发电。一般主机为两台余热锅炉(窑头AQC锅炉和窑尾SP锅炉)和一套汽轮发电机组。为减轻废气对AQC锅炉的磨损，在锅炉前设置了沉降室、AQC炉输灰系统除去烟气中的粉尘，SP炉设机械振打解决粉尘附着问题。AQC省煤器出水分两路：一路进入AQC汽包，另一路进SP锅炉省煤器。AQC锅炉产生的主蒸气和SP锅炉产生的主蒸气混合后进汽轮机进汽口。SP锅炉汽包进水由AQC省煤器供给，当AQC锅炉未投用时也可由锅炉给水泵直接供给而独立运行。两台锅炉都设计有旁路系统，当锅炉停用时水泥生产系统可正常运行。
主蒸汽温度、压力及汽包压力的检测。
汽包水位的三冲量控制：以汽包水位作为主调，以主蒸汽流量和给水量为参考的三冲量液位调节系统。在三参数液位调节时，如果产汽量或给水量发生变化，在液位未变化前就调整给水量，以保证汽包液位稳定，特别是能克服产气量突然增加造成汽包假液位现象。
窑头余热锅炉输灰系统：AQC炉星型下料器、AQC炉链式输送机的顺序起停（由后向前开，由前向后关），以及故障保护（当后面的电机出现故障时，前面的电机必须停）汽包水位报警。
主蒸汽温度、压力及汽包压力的检测。
汽包水位的三冲量控制：以汽包水位作为主调，以主蒸汽流量和给水量为参考的三冲量液位调节系统。在三参数液位调节时，如果产汽量或给水量发生变化，在液位未变化前就调整给水量，以保证汽包液位稳定，特别是能克服产气量突然增加造成汽包假液位现象,汽包水位报警。
凝结水泵、给水泵、循环水泵各两台，分别是一用一备的关系，当联锁投上,工作泵出现故障跳闸时，备用泵自动启动。
热井水位控制（单回路PID）。
主气门开关报警。
汽机轴向位移报警、汽机转速报警、汽机润滑油压报警、汽机前后轴承温度报警。
汽机、发电机前后轴承回油温度检测。
凝汽器压力报警。
发电机进风温度、出风温度报警。
电动油泵与主油泵出口油压间的联锁。
4 主机设备工作原理
