水泥窑中低温余热利用方法

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水泥窑中低温余热利用方法陈新,李英(南通万达锅炉股份有限公司,江苏南通226005)摘要:介绍了水泥窑中低温余热利用的方法以及各种余热锅炉的方案特点。关键词:水泥窑;中低温余热;余热锅炉中图分类号:TQ17216+2519文献标识码:B文章编号:1004-7948(2005)07-0049-021水泥窑余热利用现状随着新型干法水泥熟料生产工艺技术水平的发展,我国水泥工业节能技术水平有了长足的进步,水泥窑高温余热已在水泥生产中得到回收利用,水泥熟料热耗已由过去的4600～6700kJ/kg下降至3000～3600kJ/kg。但由于受水泥熟料生产技术及国内节能技术水平的限制,水泥生产过程中仍然有大量的400℃以下的中低温余热不能被充分利用,其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗的35%以上,所造成的能源浪费依然惊人。同时中低温废气的直接排放也带来了严重的环境热污染。在国家资源综合利用产业政策的鼓励下,国内许多水泥生产企业依托近几年逐渐发展起来的中低温余热利用技术,对水泥生产过程中产生的中低温余热加以利用,这样既降低了生产成本,又保护了环境,经济和社会效益十分显著。2水泥窑余热利用流程余热锅炉是回收水泥窑废气余热的设备,其中窑头余热锅炉安装在水泥窑熟料冷却机废气出口至收尘器间的管道上,简称AQC余热锅炉;窑尾余热锅炉安装在水泥窑窑尾预热器废气出口至窑尾高温风机入口的废气管道上,简称SP余热锅炉。流出AQC锅炉的废气,再进入熟料冷却机原有的电收尘器并经风机排入大气;流出SP锅炉的废气,再经水泥窑窑尾高温风机送入水泥窑生料烘干系统及收尘系统。3中低温余热利用方案笔者根据水泥窑余热锅炉的设计经验,总结出不同生产能力和不同废气参数的中低温余热利用方法,分别介绍如下。311带补燃余热锅炉(1)以5000t/d水泥窑为例,见表1。表1水泥窑废气条件进口废气量进口废气排气温度粉尘含量/g·Nm-3/Nm3·h-1温度/℃/℃25(水泥熟料)80(半水泥生料)窑头AQC炉窑尾SP炉162500350100345000330230(2)余热利用原理利用窑头AQC和窑尾SP余热锅炉充分回收水泥窑中低温废气余热,外加循环流化床锅炉作为补燃锅炉,补燃锅炉燃用热值低于12560kJ/kg的劣质煤(煤矸石),AQC和SP余热锅炉共产生20t/h中压饱和蒸汽补充到55t/h补燃锅炉中,合并后产生的75t/h中压过热蒸汽用于发电或热电联供,循环流化床锅炉排出的灰渣作为原料全部回用于水泥生产。整个过程利用的是废气余热和劣质煤,不消耗优质煤。(3)总体布局分析窑头AQC炉和窑尾SP炉的废气条件,特别考虑到较低的废气温度,为充分利用其余热,将AQC炉按中压蒸汽段、低压蒸汽段、低压热水段设计成三压余热锅炉;将SP炉按中压蒸汽段、中压热水段设计成双压余热锅炉。AQC炉和SP炉中压蒸汽段产生的中压蒸汽补充入补燃锅炉;AQC炉低压蒸汽段产生的低压蒸汽经减压后进入除氧器用于除氧;AQC炉低压热水段产生的低压热水作为厂区生活用水;SP炉中压热水段产生的中压热水作为余热锅炉和补燃锅炉的主给水。(4)余热锅炉结构形式AQC炉和SP炉均为立式布置,AQC炉废气从上到下依次冲刷中压对流管束、中压省煤器、低压对流管束、低压热水段;SP炉废气从上到下依次冲刷中压对流管束、中压省煤器、中压热水段。余热锅炉对流管束采用纵向直鳍片结构,错列布置;省煤器和 节能2005年第7期(总第276期)ENERGYCONSERVATION—50—热水段采用膜式结构,错列布置。这种布置方式既解决了AQC炉熟料粉尘对受热面的磨损问题,又解决了SP炉半生料粉尘对受热面的积灰问题,更解决了中低温余热锅炉因布置大量受热面而导致结构过于庞大的问题。在各组受热面间布置了足够数量的声波吹灰器,在锅炉底部设置了灰斗和机械出灰装置。(5)带补燃余热锅炉的运行情况从我公司首台带补燃余热锅炉投运实践看,各项技术指标均达到设计要求,但在锅炉密封上也存在一些问题。特别是SP炉,由于锅炉入口负压高达6400Pa,在系统调试阶段锅炉漏风超标,经过对各细节处密封的改进设计,最后使得漏风系数达到规定的≤10%的要求。312纯余热发电锅炉(1)以2500t/d水泥窑为例,见表2。表2水泥窑废气条件纯余热发电锅炉是我公司新的经济增长项目,已完成市场调查和技术论证,目前正与国内权威水泥设计院联合进行方案设计和技术设计,预计在2005年底完成样机制造,2006年初投入运行。313纯余热蒸汽锅炉(1)以1200t/d水泥窑为例,见表3。表3水泥窑废气条件进口废气量进口废气排气温度粉尘含量/g·Nm-3/Nm3·h-1温度/℃/℃20(水泥熟料)120(半水泥生料)窑头AQC炉窑尾SP炉40000350100102000320230(2)余热利用原理利用窑头AQC和窑尾SP余热锅炉充分回收水泥窑中低温废气余热,产生共8t/h低压(1125MPa)饱和蒸汽用于水泥生产企业的厂区生活用汽,整个过程同样利用的是废气余热,不消耗其它任何燃料。(3)总体布局由于1200t/d水泥窑废气热量相对较小,宜将AQC炉和SP炉设计成单压余热锅炉。(4)余热锅炉结构形式AQC炉和SP炉均为立式布置,废气从上到下依次冲刷对流管束和省煤器。AQC炉对流管束和省煤器均采用环向绕翅结构,错列布置;SP炉对流管束采用纵向直鳍片结构,错列布置;省煤器采用膜式结构,错列布置。这种布置方式的优点也与补燃余热锅炉相同。也采用与补燃余热锅炉一致的吹灰和出灰方式。(5)纯余热蒸汽锅炉开发情况纯余热蒸汽锅炉比较适合难以用来发电的小型水泥窑余热利用,有一定的市场需求,目前已完成一套纯余热蒸汽锅炉的方案设计和技术设计,正着手施工设计,预计在2005年10月完成样机制造,2006年初投入运行。314纯余热热水锅炉(1)以2500t/d水泥窑为例,见表4。(2)余热利用原理窑头AQC炉废气温度太低,要产生低压蒸汽太困难,也不经济。本方案利用水泥窑低温废气余热,产生80t/h低压(110MPa)热水(95℃)用于水泥生产企业的厂区生活用水,整个过程也是利用废气余热,不消耗其它任何燃料。进口废气量进口废气排气温度粉尘含量/g·Nm3/Nm3·h温度/℃/℃30(水泥熟料)120(半水泥生料)窑头AQC炉80000350100窑尾SP炉160000330230(2)余热利用原理利用窑头AQC和窑尾SP余热锅炉充分回收水泥窑中低温废气余热,产生的共16t/h低压(1125MPa)过热蒸汽(300℃)用于发电,整个过程利用的是废气余热,不消耗其它任何燃料。(3)总体布局同样,基于AQC炉和SP炉较低的废气温度,为充分利用其余热,将AQC炉和SP炉按蒸汽段、热水段设计成双压余热锅炉。蒸汽段产生的过热蒸汽直接进入汽轮机;热水段产生的热水作为余热锅炉主给水。(4)余热锅炉结构形式AQC炉和SP炉均为立式布置,废气从上到下依次冲刷过热器、对流管束、省煤器、热水段。AQC炉过热器、对流管束、省煤器和热水段均采用环向绕翅结构,错列布置;SP炉过热器采用光管结构,顺列布置;对流管束采用纵向直鳍片结构,错列布置;省煤器和热水段采用膜式结构,错列布置。这种布置方式的优点与补燃余热锅炉相同。吹灰和出灰方式也和补燃余热锅炉一致。(5)纯余热发电锅炉开发情况 2005年第7期(总第276期)节能ENERGYCONSERVATION—51—因特网上能源信息资源及检索的便捷方法张静(辽宁省科学技术情报研究所,辽宁沈阳110016)摘要:互联网上能源信息相当丰富,根据实际应用,本文推荐了专利、期刊、专业网站及搜索引擎和检索方法。关键词:因特网;能源文献;信息资源;检索中图分类号:G35414;TP311113511文献标识码:B文章编号:1004-7948(2005)07-0051-02知识产权组织WO、日本英文文摘(PAJ)及世界范围“worldwide”的专利文献。支持语种为英语、德语、法语。esp@tenet网络数据库,包含了欧洲专利局及欧洲组织成员各国的专利文献,它们是欧洲专利(EP)、英国、德国、法国、奥地利、比利时、意大利、芬兰、丹麦、西班牙、瑞典、瑞士、爱尔兰、卢森堡、塞浦路斯、列支敦士登等欧洲专利局成员国的专利。另外,由此可以检索国际专利信息(PCT)、日本公开特许信息以及全世界范围内的3000万件专利文献。113日本特许厅网站专利数据库(www.jpo.go.jp)进入日本专利文献数据库,首先进入日本特许厅网站(www.jpo.go.jp)页面,在主页面左边“索引(Index)栏”中点击“SearchingIPDL”,进入日本工业产权数字图书馆主页(英文版),再点击此页上的“Japanese”,即进入日文版的日本专利文献数据库。114美国专利商标局网站专利数据库(www.uspto.gov)因特网是国际性的计算机网络系统,近年来得到了空前的发展。目前已有150个国家和地区之间的网络连接,用户达10亿,并且以每月10%的速度递增。因特网的发展为科技工作者提供了浩大的科学、技术文献、信息等资料来源,其中能源信息资源相当丰富。因此,充分利用因特网中的信息,可以帮助广大能源战线的科技人员更好地为科研和生产服务。1国内外专利网站111中国专利网(www.spio.gov.cn)中国专利网是国家知识产权局设立的公开免费使用网站。它收录了自1985年到现在所有的在中国专利局申请的专利,包括发明、实用新型和外观设计的二次文献和原文。由此还可以链接到国外专利网站。112欧洲专利局专利站(ep.espacenet.com)通过网页进入esp@tenet可检索欧洲EP、世界表4水泥窑废气条件热利用,目前已完成一套纯余热热水锅炉的图纸设计,以备市场所需。4结语不同产量水泥窑的废气流量和温度差别是很大的,然而在相同产量的水泥窑中废气流量和温度的差别也是比较大的,因此在水泥窑余热锅炉设计中,应针对不同的废气参数,选择合适的余热利用方案,以达到充分利用废气余热的目的。参考文献1张红.用低沸点工质的朗肯循环(ORC)方法回收低位工业余热J.节能,2004,(11).作者简介:陈新(1966-),男,工程师,从事锅炉设计工作。(收稿日期:2005-05-18)进口废气量进口废气排气温度粉尘含量/g·Nm-3/Nm3·h-1温度/℃/℃窑头AQC炉13300022512030(水泥熟料)(3)总体布局———设计成单压余热锅炉。(4)余热锅炉结构形式AQC炉为立式布置,废气从上到下冲刷蛇形管束。蛇形管束采用膜式结构,错列布置。这种布置方式与补燃余热锅炉热水段相同。也采用与补燃余热锅炉一致的吹灰和出灰方式。结构简单紧凑。(5)纯余热热水锅炉开发情况纯余热热水锅炉适合废气温度较低的水泥窑余