水泥窑第一代纯低温余热发电技术

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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 ）。