余热发电基础知识

南方水泥有限公司1余热发电基础知识南方水泥有限公司邵淑芬2010年8月南方水泥有限公司一、余热电站概况采用纯低温余热发电技术，将排放到大气中占熟料烧成系统热耗30％的废气余热进行回收，通过余热锅炉、低参数汽轮机等热能利用设备，可将热能转化为电能（即利用出水泥窑预热器和篦冷机中部的350℃左右的烟气余热产生饱和蒸汽和过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功发电）。2南方水泥有限公司可利用的余热条件如下A．5000t/d水泥生产线窑头熟料冷却机中部取风余热230000m3/h（标况）,温度：380℃～98℃，具有约8639×104kJ/h的热量。B．5000t/d水泥生产线窑尾预热器废气余热量为345000m3/h（标况）－340℃～213℃（排出的废气考虑用于生料烘干），具有6603×104kJ/h的热量；3南方水泥有限公司二、余热电站的效益利用水泥生产过程中的余热建设电站后，电站的产品——电力将回用于水泥生产，大约减少熟料生产过程50%的购电量。这套系统在回收水泥生产过程中产生的大量余热的同时，又减少了水泥厂对环境的热污染以及粉尘污染，窑头锅炉沉降的粉尘回收到熟料系统，窑尾余热锅炉沉降的粉尘通过输送设备回到生料系统。4南方水泥有限公司二、余热电站的效益水泥生产线通过增设纯低温余热电站后，只计算节省电费一项，一般吨熟料成本可降低12~14元左右。一套9MW的余热发电系统，减少锅炉排污量及粉尘排放量约14t/h，这将给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济范例。5南方水泥有限公司二、余热电站的效益在当前电价、煤价持高不下的情况下，余热发电的补充不仅满足国家的节能减排要求。也是水泥企业降低成本的有效途径。以常山南方为例：2×5000／d水泥生产线，外加两套水泥粉磨,总用电负荷大约在4.4万kW左右，而余热发电发电量能达到1.8万kW，实际网购电量2.6万kW左右。一条9MW余热发电年供电量58350万kWh相当于节约标煤2.04万吨。(58350×0.35kg=20422吨标煤)6南方水泥有限公司三、余热电站主要参数余热发电的主机设备包括窑头(AQC)和窑尾(SP)的余热锅炉各一套，汽轮机、发电机、水处理设备、循环冷却设备和DCS控制设备各一套。利用窑头窑尾的废气温度，进行纯低温余热发电，烟气自上而下通过过热器、蒸发器、省煤器、省煤器出口分别供给AQC锅炉蒸发器和SP锅炉蒸发器。主蒸汽额定蒸汽压力:1.27MPa主蒸汽额定蒸汽温度:320~330℃进汽压力:1.15MPa进汽温度:290℃7南方水泥有限公司四、水泥厂余热发电技术的发展早期余热电站1998年在海螺集团宁国水泥厂和冀东水泥厂投产,那时的余热电站在水泥行业中占席不多。2005年以后,余热电站在水泥行业遍地开花。到目前为止，基本上达到有水泥生产线，必配套余热机组。8南方水泥有限公司早期的水泥行业，设计院对发电机组配置比较保守，2500t／d生产线配3000kW机组，5000t／d生产线配6000kW机组，吨熟料发电量可以达到28kWh/t。随着余热机组不断成熟，目前配置：2500t／d生产线配4500kW机组，5000t／d生产线配9000kW机组。吨熟料发电量可以达到38kWh/t。9四、水泥厂余热发电技术的发展南方水泥有限公司五、余热发电厂的主要设备及其作用(一)余热锅炉组成部分余热锅炉部分是由锅炉本体、过热器、省煤器、汽包等组成，它们的作用如下：（1）锅炉本体：吸收炉膛中的热量，产生饱和蒸汽。（2）过热器：将饱和蒸汽进一步加热，提高蒸汽温度为过热蒸汽。（3）省煤器：利用烟气的余热提高给水温度。降低排烟温度，提高锅炉热效率。（4）汽包：汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件，是汇集炉水和饱和蒸汽的圆筒形容器。是加热、蒸发、过热三个过程的分界点。10南方水泥有限公司11南方水泥有限公司窑尾SP余热锅炉12南方水泥有限公司余热锅炉工作原理给水进入余热炉的省煤器加热后被送入汽包，汽包内的水通过下降管再分配到蒸发器再次加热产生饱和蒸汽和饱和水混合物回到汽包，产生的蒸汽通过汽包上部送到过热器，使饱和的水蒸气变成过热蒸汽。余热烟气流经过热器－蒸发器－省煤器。13南方水泥有限公司五、余热发电厂的主要设备及其作用（二）汽轮机部分汽轮机是由汽轮机本体、调速系统、危急保安器及油系统组成，它们的作用如下：（1）汽轮机本体：由锅炉输出的高温高压蒸汽吹动叶轮转动，将热能变换为机械能。（2）调速系统：使汽轮机在负荷变化时，自动增大和减小蒸汽的进汽量，保持汽轮机在额定转速（3000r/min)下稳定运行。（3）危急保安器：当汽轮机调速系统失灵，转速超过3300r/min，危急保安器动作，将主汽门关闭，防止汽轮机损坏。（4）油系统：它是供给汽轮机和发电机各处轴承的润滑油和调速系统用油。14南方水泥有限公司五、余热发电厂的主要设备及其作用（三）电气部分电气部分由发电机、变压器、高低压配电装置、输电线路及厂用电和综合自动化系统系统组成，它们的作用如下：（1）发电机：将机械能转换为电能。（2）变压器：将发电机输送出的电能的电压升高或降低。余热发电不需要。厂用变压器供辅助设备用电。（3）高低压配电装置：它是按主接线的要求，由开关设备、保护测量电器、母线和必要的辅助建筑构成的总体，其作用是在正常时用来接受和分配电能，在系统故障时迅速切断故障部分,恢复正常运行。15南方水泥有限公司五、余热发电厂的主要设备及其作用（4）输电线路：向用户输送电能与系统联络，以保证供电的可靠性。（5）厂用电系统：供给发电厂生产用电、照明、机修等自用电。（6）综合自动化系统:由DCS自动化控制系统、二次仪表、综合保护装置、电气测量系统、电气计量系统、电站自动统计报表系统等组成。完成遥控、遥测、遥信、遥脉、综合保护功能。16南方水泥有限公司六、余热发电厂的汽水流程简述发电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵等组成。炉水在锅炉中被加热成蒸汽，经过过热器进一部加热后变成过热蒸汽，过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机，过热蒸汽在汽轮机中不断膨胀加速，高速流动的蒸汽冲动汽轮机动叶片,使汽轮机后的蒸汽排入凝汽器并被冷却水冷却成凝结水，凝结水通过凝结水泵打入除氧器中与脱氧后的补充水一起由给水泵打入锅炉。这样就完成了一个周期循环。17南方水泥有限公司余热发电系统工艺流程图18南方水泥有限公司19南方水泥有限公司发电机转子20南方水泥有限公司余热发电设备生产厂家汽轮发电机组生产厂家：杭汽、杭发南汽、南发锅炉：杭州锅炉厂杭发机组励磁系统配置经历了三代：21南方水泥有限公司第一代：2005年以前，励磁调节器采用JL-11．12，如2005年6月投产的浙江长兴小浦众盛水泥有限公司，2500t／h生产线3000KW机组。22南方水泥有限公司第二代：2005年以后，励磁调节器采用WJL-3B单微机，如2005年9月投产的浙江三狮水泥股份有限公司。23南方水泥有限公司第三代：目前，励磁调节器采用GDZR-2032双微机，如2007年7月投产的浙江湖州水泥有限公司。2008年投产的常山南方水泥有限公司24南方水泥有限公司GDER-2032励磁调节器25南方水泥有限公司余热电站电气一次主接线图南方水泥有限公司27南方水泥有限公司28南方水泥有限公司29南方水泥有限公司30南方水泥有限公司31南方水泥有限公司32南方水泥有限公司33南方水泥有限公司34南方水泥有限公司汽轮机速度调节控制器505（运行状态显示）35南方水泥有限公司汽轮机速度调节控制器50536南方水泥有限公司汽轮机速度调节控制器50537南方水泥有限公司余热发电综合自动化系统38南方水泥有限公司39