大型干法水泥生产线纯低温余热发电技术

大型干法水泥生产线纯低温余热发电技术

中信重型机械公司

彭岩

一、概述

综合利用大型干法水泥生产线大量的中低温废气进行纯低温余热发电是贯彻

落实科学发展观，推行循环经济的具体实践；是水泥工业实现节能降耗、清洁生产、资源综合利用和可持续发展的必由之路；推广纯低温余热发电技术适应水泥行业发展的需求，符合国家产业政策和发展趋势，具有广阔的发展空间。

作为中国大型干法水泥装备制造基地，充分利用公司在水泥设备、发电设备

制造方面的优势，努力开拓大型干法水泥生产线纯低温余热发电市场，将引领水泥企业技术进步,在全国有巨大的推广和示范作用,并对我国水泥行业结构调整具有巨大的促进作用。

纯低温余热发电技术的开发，必将推动我国中小发电设备市场开发，加快

纯低温余热发电装备国产化,实现主机带动战略，推动成套，纯低温余热发电技术研发将成为最具市场潜力的研发项目。随着经济的高速发展、资源的减少、市场竞争的进一步加剧以及低温余热发电技术的日益成熟，高效、节能、环保的纯低温余热发电技术项目，将越来越受到人们的高度重视。

二、纯低温余热发电技术现状

在水泥、钢铁、建材、化工、陶瓷等行业有大量的每天24小时向外排放的低

于400°C的中低温烟气、废蒸汽、废热水等余热资源。它们携带的能量属于中、低温余热。如果不加以利用，则大量的余热资源就要白白的浪费掉。目前的利用方式：一种是直接利用其热能供生产或生活需要，受种种条件限制,其利用率非常低；另一种是利用生产线余热资源将其转换成使用方便输送灵活的电能，可供选择的水泥窑余热发电技术大约有以下几种：

1）带补燃锅炉的余热发电技术。由于使用了补燃锅炉，整个系统比一个小

型的火力发电厂还要复杂，运行起来还要麻烦,小型的火力发电厂效率低，污染大，浪费资源。国家已经明令不得再建小型的火力发电厂。因此，为了利用低品位的余热不得不附加上一个小型的火力发电厂是不合理的。

2）不带补燃锅炉的纯低温余热发电技术。由于没有补燃锅炉，不对环境产

生附加污染,蒸汽参数较低，其运行操作简单方便，运行的可靠性和安全性高。但所用的汽轮机必须专门设计和制造。设计时要全面权衡系统各部分的得失，采用最合理的热力系统和最先进的热能工程技术，尽可能地降低投资、提高效率和发电量,对用户最有利,运行成本最低，日常的运行管理最简单。因此，对用户来说，这是负担最轻，收益最高的电站。

3）使用低沸点工质的工业余热发电技术。这是一个很热门的低品位热能发

电技术。这种技术使用低沸点工质代替水来发电。可使用的工质有丁烷、异丁烷、氨、氟里昂等。在较低的温度下，低沸点工质仍然有较高的饱和压力，因而其比容较小。这样，蒸汽管道和汽轮机的尺寸就可以大为缩小，从而可以降低投资。这个优点对于大功率（比如说3万千瓦及以上）的机组来说是特别突出的。此时使用水作工质的机组的尺寸将过大而无法制造和运输。但是，使用低沸点工质的缺点也是显而易见的。首先，低沸点工质多数是易燃易爆或是有毒的物质，危险性大，安全问题突出。这些工质的泄漏对环境将造成污染。其次，长期运行后这些低沸点工质多数会劣化，其再生和提纯十分麻烦。因此，非不得已，一般

不应考虑采用这种发电方式。

4）全流循环低温余热发电技术。严格的说，这种技术仅适用于热水型的余

热，热水直接进入全流膨胀机膨胀作功。这比先把热水减压闪蒸出低压蒸汽，蒸汽再进入汽轮机作功的方式来，在理论上可以多发电30%左右。但目前这项技术还处于早期研究阶段，还存在一些难以逾越的技术困难。实用化前景比较渺茫。因此，目前暂不考虑这种发电方式。

目前国内纯低温余热发电技术主要有:单压技术、双压技术、闪蒸技术

三、中信重型机械公司的纯低温余热发电技术

中信重型机械公司拥有一批优秀的经营管理人才和技术人才，具有从事余热

回收利用工程设计、设备制造、安装调试、总承包能力。公司是国内最大的干法水泥窑成套设备制造厂,拥有一批优秀的水泥行业技术人才,精通水泥生产,同时

与水泥厂有着良好的客户关系。公司下属洛阳发电设备厂是国内最早生产低温余热汽轮机的中小型汽轮机的厂家，主要从事中小型汽轮机的研制和生产。从“八五”开始，公司矿研院前身洛阳矿山机械研究所就承担了国家重点科技攻关项目<<水泥厂中低温余热发电工艺及装备的研究开发>>。并与西安交通大学合作，进行科技攻关，不断完善优化汽轮机设计制造工作，逐步形成了满足不同行业需求的不同参数的小型气轮机系列产品。近年来为适应市场需求，开发研制出多种适合中空窑余热利用、补燃电站、垃圾焚烧发电、地下煤气发电、炼焦煤汽发电等行业使用的中小型最低参数可达1.27Mpa、240℃，补汽、凝汽、抽汽、背压

等各种类型汽轮机，满足市场需要。公司矿研院是国家甲级资质设计院,热力、电气、热控、给排水、土建等专业齐全,有余热电站设计业绩。这将是兴建余热发电项目的工程设计和建设的坚实条件和基础。中信重型机械公司具有纯低温余热发电工程总承包能力,随着资源的逐步减少和人们节能环保意识的提高，以及国家对高耗能小火电的限制，人们开始利用余热资源，特别是低品位的低温余热资源也开始被重视。

中信重型机械公司作为大型干法水泥成套设备生产的龙头企业，密切关注着

新型干法水泥生产线废气余热情况，公司技术中心致力于开发纯低温余热发电技术，通过对国内引进设备的深入研究，结合已经掌握的余热发电的核心技术和设备设计技术，研制出了适合纯低温余热发电项目的补汽凝汽式汽轮机，开发出了针对大型水泥干法生产线的纯低温余热发电技术，其设备全部国产化，单位熟料发电量达到国际先进水平，废气温度降到经济合理范围内，系统最优化, 热效率较高，工程造价低，系统运行可靠, 具有较强的行业示范作用。该技术通过国内行业专家论证，属国内首创，技术可靠，适合中国国情。该技术已经申报国家专利。

由于该技术全部采用国产设备，在价格上的优势非常明显，只相当于进口设

备造价的50％，市场前景非常广阔。公司已经和浙江三狮集团、吉林辽源金刚、三亚华盛天涯签订了工程总承包合同，内蒙乌兰、江苏金峰、浙江红狮、浙江水

泥、鹤壁同力等水泥生产企业，也已经和公司达成了合作意向。公司技术中心始终关注着余热发电的最新技术动态，追踪着该技术的发展方向，并将通过不断的工程实践，努力完善纯低温余热发电技术，提高该技术的适用性、稳定性和经济性，使得该技术在中低温余热发电方面得到大面积的推广和应用。

1、工艺流程(略)

2、技术特点：

在“单压汽水发生系统”的余热锅炉中，我们仅能把T5控制在160-200℃

左右。为了进一步降低温度T5 ，力求充分利用余热，在设计余热锅炉时，则可以采用“双压汽水发生系统”，或“三压汽水发生系统”。那时，在余热锅炉中将

产生两种或三种压力水平的过热蒸汽供蒸汽透平机使用。在这种情况下，汽轮机的排气温度和余热锅炉中给水和蒸汽的温度与换热量Q之间的变化关系，如下图所示。这种措施有可能把余热锅炉的排气T5 降低到110-120℃的水平面。不会发生低温硫腐蚀时，温度T5 则可以降低到80-85℃左右。

图：在“单压汽水发生系统”的余热锅炉中，

换热量Q与废热和汽水温度T的关系

图：在“双压汽水发生系统”的余热锅炉中，Q=f（T）的变化关系

3.设备配套

根据目前国内资源综合利用技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情

况，采用双压锅炉+补汽凝汽式汽轮机余热发电技术。采用双压锅炉，可以降低

锅炉排气温度，从而提高锅炉效率，如果低压蒸汽参数提高，则可以提高汽轮机功率，但锅炉排烟温度则相应提高，余热利用率降低；如果低压蒸汽参数低，则吸收热量多，蒸汽量大，进入汽轮机后，发电量增加，余热利用率增加，锅炉排烟温度相应降低；但进入汽轮机后，对汽轮机的体积和末级叶片的要求会进一步提高，另外凝汽器的循环水量就要增大，从而增加厂用电量。因此需根据设备配置，优化系统参数设计，从而选择最佳参数。

采用补汽凝汽式汽轮机。根据系统特点，进行参数优化，合理确定双压余热

锅炉蒸汽参数、汽轮机主蒸汽及补汽参数，从而合理设计汽轮机的结构及补汽点；其调节系统采用电液调节，自动化程度高；由于在汽轮机上采用了补汽式结构，从而提高汽轮机的发电量。优化系统配置，提高了系统的效率，整个系统的发电效率在22％左右；不设置补燃锅炉且利用废烟气发电，降低了热污染和水泥生

产企业的生产成本，以5000T/D干法水泥生产线配套建设纯低温余热发电项目

文本框:

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为例，相当于每年少烧1.5万多吨标准煤，少向大气中排放4万多吨二氧化碳等

气体，利于环境保护，同时提高了企业的竞争力；设置烟气、汽轮机旁路系统,

即使在锅炉或汽轮机发生故障时，也可做到基本上不干扰原来的水泥工艺生产线的稳定生产。

余热发电系统全部采用国产设备，设备投资低，具有很好的推广价值，随着

我国实施产业结构调整战略，在陆续淘汰众多的小水泥厂而新建干法水泥生产线的过程中，水泥余热发电设备具有很好的前景。

4．纯低温余热发电方案

4.1主要设计原则:

1).采用成熟稳定、实用可靠的工艺流程和设备，技术装备水平达到国内先进水平。

2).设备原则上采用国产设备，降低发电成本和基建投入。3). 本着节约投资，确

保系统简洁可靠、方便检修维护的原则，合理配置热力发电机组设备、系统。4). 贯彻执行国家能源、环保等方面的法律、法规和标准，因地制宜、讲求实效。5). 充分利用原厂现有设施，力求简化系统与布置,降低工程造价。

4.2主要设备方案：

补汽冷凝式汽轮机及发电机其进汽压力，新蒸汽温度等参数都需根据具体

系统参数而定，目的是避免汽轮机叶片的水蚀及提高汽轮机的效率。选用中信重型机械公司洛阳发电设备厂开发研究制造的补汽式低温余热汽轮机,性能可靠。

余热锅炉选用杭州锅炉集团有限公司的产品，杭锅是专业生产余热锅炉的著名公司，其产品享誉全国各地。

4.3投资估算

以5000T/D为例，总投资5800万元（其工程5100万元）,设备费约3500万，

占总投资60%，土建约700万，占12%，安装（含材料费）约900万，占16%，其他（材料价差、生产准备费、不可预见费、设计费、监理费等）700万，占12%

4.4实施计划：

业主提供原始参数项目建议书------可行性研究报告总承包合同签订初步设计方

案工程施工图设计招标采购、施工系统调试、达标验收工程建设期大约需13个月。

四、环境影响评价

用煤发电，每发一度电就要向环境排放出1公斤多的二氧化碳等温室气体,

5000t/d水泥窑纯低温余热发电技术降低了热污染，相当于每年少烧1.5万多吨煤,

每年少向大气排放二氧化碳4万多吨。同时降低了进除尘器的废气温度，使除尘效果更好，降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染,可以更利于环境保护。

五、项目风险分析和控制

1.风险因素识别：按工程项目标准风险分析法，该项目风险因素应包括：政策风险识别、技术风险、经营管理风险、财务风险、生产风险、其他风险

2.风险分析和控制：

①政策风险：余热发电是符合国家关于节约资源、保护环境及可持续发展的

方针政策的。国家并且规定，对于容量大于1000千瓦的余热电站，应该无条件上网并给予优惠上网电价。

②技术风险：由于低温余热发电采用的是中、低参数的小型冷凝式发电电站，

这种类型的电站技术对我们来说是完全成熟的，不存在任何特殊的技术风险。唯一可能的风险来之于水泥窑的烟气含尘量高，余热锅炉产生磨损和积灰故障的可

能性增大。因此，在余热锅炉的设计和选型时，对这两个问题必须给予足够的重视。我们拟采取的技术措施包括：合理选择烟气流速、迎风的换热面采用防磨结构、采用垂直布置的光洁换面、加装振打除灰和声波等装置。

③经营管理风险：余热电站本身没有经营管理的风险。不存在没有原料或

是产品卖不出去等问题。但是，余热电站是依附于企业工厂的。其经营管理的风险来之于企业的生产状况。窑外分解干法水泥厂是当前最现代的水泥厂，其产品质量高，成本低。其他水泥厂根本不是其对手。未来五至十年是这种现代化水泥厂逐步取代老式水泥厂的时期，只要其经营管理不出现重大失误，是没有什么风险的。

④财务风险：本项目投资的数额不大，建设周期壹年多，从第二年开始就

有回报，分五年偿还投资方的全部本息。其风险在于偿还期间如果水电费价格有较大的下降，就可能出现还不了贷的情况。考虑到今后电费会趋涨，因而其风险比较小。

⑤生产风险：本项目不存在明显的生产风险。可能的风险来之于设备的偶

然的故障。我国目前中、低参数的发电设备的制造水平已经达到国际先进水平，其可靠性非常高。因此，本项目风险十分低。

⑥其他风险：除了战争和天灾等不可抗力以外，本项目不存在其他风险。

六、结论与建议

1、纯低温余热发电符合国家产业政策,可以实现循环经济、资源综合利用、节约能源的目的，有利于企业清洁生产，降低成本，可持续发展，具有很强的行业示范作用

2、纯低温余热发电技术上成熟，经济上可行，项目建设初期投资少，建设周期短，风险低，投资收益高，回收期短。

3、项目节能和环保效益可观，是利国利民的绿色环保工程，是建设、技改和投资的风险极低的节能环保项目。

4、中信重型机械公司纯低温余热发电系统全部采用国产设备，质量可靠，性能优良，达到国际先进水平，基建投资低，工期有保证。

5、中信重型机械公司具有纯低温余热发电工程总承包能力,竭诚为用户服务。

低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术

低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术 作者：来源：更新日期：2007-3-19 引言 我国水泥厂的余热发电，先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。和S0。等废弃物排放的优点。 本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0rga nic Rankine Cyck，简称()RC)纯低温余热发电技术。该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。 1.低沸点的有机物 在一个大气压下，水的沸点足100℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。 有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表2。水的沸点与压力之间对应关系见表3。

由表2和表3可见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。 2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用 0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。西藏羊八井地热电站，热水温度145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3一1．7／0．5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W，3000W／m in，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，额定排汽压力为10kPa。双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利

ORC低温余热发电设备项目投资测算报告表

ORC低温余热发电设备项目投资测算报告表 一、项目建设背景 从国际看，和平与发展的时代主题没有变，世界多极化、经济全 球化、文化多样化、社会信息化深入发展。新一轮科技革命和产业变 革蓄势待发，能源格局变化有利于缓解供给约束。全球治理体系深刻 变革，国际贸易投资规则体系加快重构。世界经济在深度调整中曲折 复苏、增长乏力，主要经济体走势分化。地缘政治关系复杂变化，传 统安全威胁和非传统安全威胁交织，外部环境不稳定不确定因素增多。 从国内看，经济长期向好基本面没有变，发展前景依然广阔。经 济发展进入新常态，四化同步发展，发展速度变化、结构优化、动力 转换特征愈加明显。全面深化改革、全面依法治国释放制度新红利， 将进一步激发市场活力。创新驱动战略加快实施，“中国制造2025”、“互联网+”等全面启动，新经济不断涌现。更加重视绿色发展、共享 发展，社会治理格局发生积极变化。同时，经济社会发展中不平衡、 不协调、不可持续问题依然.突出，传统增长动力减弱，结构矛盾比较 突出，保持经济平稳健康发展和社会和谐稳定面临不少困难挑战。 市场化改革、创新驱动战略、“中国制造2025”等深入推进，为 产业结构调整、激发民营经济活力提供了强劲新动力。新型城市化深

入推进，为构建都市区、提升品质魅力提供了巨大新空间。同时，制 约未来发展的问题和矛盾依然较多：一是转型发展新动力不足，实体 经济发展困难，迫切需要通过创新重构发展动力，通过参与国家开放 大战略增创引领优势；二是体制机制束缚比较明显，政府和市场、社 会关系尚未完全理顺，迫切需要加快改革，转变政府职能，优化营商 环境；三是资源环境制约加剧，长期积累的生态环境矛盾集中显现， 资源要素节约高效利用的倒逼机制尚未形成；四是民生改善任务艰巨，教育、医疗、社保、公共安全等公共服务供给存在短板，人口老龄化 愈发严峻。 有机朗肯循环（OrganicRankineCycle，简称ORC）是以低沸点有 机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉（或换热器）、透平、冷凝 器和工质泵四大部分组成。 朗肯循环发电系统可分为常规的水蒸气朗肯循环以及低温余热发 电两种。 常规的水蒸气朗肯循环中,工质是水蒸气,由四大设备：锅炉、汽 轮机、冷凝器和给水泵组成。工质在热力设备中不断进行等压加热、 绝热膨胀、等压放热和绝热压缩四个过程,使热能不断转化为机械能。

水泥余热发电

一、水泥窑纯低温余热发电背景 随着水泥熟料煅烧技术的发展，发达国家水泥工业节能技术水平发展很快，低温余热在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热能利用率已有较大的提高。但我国由于节能技术、装备水平的限制和节能意识影响，在窑炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。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著的降低，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。而目前国内运行的新型干法水泥熟料生产线采用余热发电技术来节能降耗的企业极少，再者，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。 截至2009年，全国新型干法熟料生产线为934条,熟料产能7.6亿吨, 预计到2010年全国新型干法熟料生产线为1080条左右，熟料生产能力为8.6亿吨左右。虽然在水泥行业余热发电推广和普及迅速,除已建和在建外，到2010年全国还有50%的全国新型干法熟料生产线可以配置余热发电装置,如果以上新型干法熟料线全部配套余热发电，每年可实现节电270亿度，相当于节约煤炭消耗1000万吨（标煤），可减排CO2约24400万吨。 根据国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止2010 年国内新型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将达到40％，即到2010 年底以前还将有约400多座纯低温余热电站建成并投入运行。 二、新型干法水泥窑纯低温余热发电的兴起 1998年3月，日本政府赠送的中国首套水泥纯低温余热发电机组在海螺建成投运，十年来，该项目取得了良好的社会和经济效益，起到了很好的示范作用。海螺集团公司集成创新，在原有的基础上，针对水泥工艺特性改进设计，自行研发DCS系统，个性化设计，国产化装备。所开发的纯低温水泥窑余热发电技术余热回收效率高、发电过程中无需补充燃料，不产生任何污染，已处于国际领先地位。该技术是符合国家产业政策的绿色发电技术，是一种环保的、节能减排的、符合可持续发展要求的循环经济技术，经济效益也非常显著。

提高水泥纯低温余热发电量的方法与途径

生产技术 Technology 屈松记1 ，齐俊华2 （1.登封嵩基集团水泥公司，登封 452476；2.河南省建材工业协会，郑州 450008） 我国水泥产能的超常发展，导致水泥企业经济效益下滑，吨水泥利润低微、甚至为负数，主业不赚钱；而纯低温余热电站已成为水泥企业新的经济增长点，成为“救命”、致富之宝。一个5 000t/d生产线的余热电站，一年可为企业带来2 000～3 000万元的经济利益。因此，建设好余热电站、管理好余热电站已成为企业的中心工作。 1　余热电站热力系统方案选择 提高水泥纯低温余热发电站的发电能力首先要做好余热电站热力系统的方案选择。余热电站的核心是热力循环系统，当前较为成功、成熟的热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统等三种基本模式，以及由此而衍生的复合系统。 1.1　单压系统 单压系统是目前较普遍采用的热力系统。在该系统中，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉生产相同或相近参数的主蒸汽，混合后进入汽轮机，主蒸汽在汽轮机内作功、在冷凝器凝结成水，经窑头锅炉加热后到热力除氧器除氧，由给水泵送入窑头余热锅炉加热，窑头余热锅炉生产的热水再为窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉供水，从而形成一个完整的热力循环。单压系统的主要特点是汽轮机只设置一个高压蒸汽进汽口。 1.2　闪蒸补汽系统 闪蒸系统应用热力学上的闪蒸原理，根据废气余热品质的不同而生产一定压力的主蒸汽和热水，主蒸汽进入汽轮机高压进汽口；热水则在闪蒸容器里产生出低压的饱和蒸汽，然后补入补汽式汽轮机专门设计的低压进汽口；主蒸汽及低压饱和蒸汽在汽轮机内一起作功，拖动发电机发电，低压蒸汽发生器内的饱和水进入除氧器与冷凝水一起经除氧后再由给水泵供给锅炉。 1.3　双压补汽系统 双压系统是根据废气余热品位的不同，分别生产较高压力和较低压力的两路蒸汽。余热锅炉生产较高压力的蒸汽后，烟气温度降低，依据低温烟气的品位，再生产低压蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机主进汽口；较低压力的蒸汽进入汽轮机的低压进汽口，一起推动汽轮机作功、发电；作功后的乏汽在冷凝器凝结成水后、经凝结水泵加压到除氧器除氧，再进入热力循环。 上述三种技术没有本质的区别，共同的特点：都是利用在窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400℃以下废气及窑尾预热器排出的300℃～350℃的废气余热；最重要的特点是采用0.69MPa～1.27MPa-280℃～340℃低压低温主蒸汽。区别仅在于：窑头熟料冷却机在生产0.69MPa～1.27MPa-280℃～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1MPa～0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产85℃～200℃的热水；汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机；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，而双压补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较近的情况。 上述三个方案各有优缺点。技术上：单压方案简单，运转可靠，但余热开发、利用不完全；闪蒸和双压系统具有能源梯级开发利用优势，比单压系统技术更为先进，较单压系统多发电在8%~10%左右。一个5 000t/d生产线的余热电站，吨熟料如超发电1kWh，全年可为企业带来80～100万元的利润，故双压方案等更为合理，发展较快。 1.4　双压热力系统 这是目前较为常用的方案，该方案充分利用余热资源，设置两台不同参数余热锅炉，采用补汽凝汽式汽轮机，提高汽轮机内效率，提高吨熟料发电量。工艺流程介绍如下。 （1）在窑头设置双压余热锅炉，承担公共加热和生成低压蒸汽，同时生成部分高压蒸汽；采用立式自然循环，膜式受热面，带有两个汽包；烟气管路自上而下通过锅炉，先后经过锅炉内部的高压过热器、高压蒸发器、低压过热器、低压蒸发器和公共加热器；窑头余热锅炉前设置自然沉降除灰装置，锅炉传热管为螺旋翅片管。 （2）在窑尾设置生成高压蒸汽的窑尾余热锅炉，采 中图分类号：TQ172.625.9 文献标识码：B 文章编号：1671-8321（2015）06-0097-04

水泥窑第一代纯低温余热发电技术

水泥窑第一代纯低温余热发电技术 核心提示：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

低温余热发电系统设计方案

低温余热发电系统设计方案标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

低温余热发电系统设计方案 1. 需考虑的问题 低温余热发电系统的窑尾余热锅炉（SP炉）和篦冷机余热锅炉（AQC炉）串联于熟料生产线上，两锅炉阻力均小于1000Pa。设计时，必须考虑下列问题：(1)窑尾主排风机和窑头、窑尾电除尘器及其风机的能力是否适应增设窑尾余热锅炉和篦冷机余热锅炉的条件； (2) 原料磨的热风系统能否满足工艺要求； (3) 该两台锅炉系统的安装是否不破坏原生产厂房。 经对窑系统设计资料认真复核，确认增设两台锅炉系统后所涉及的上述设备能力可以满足要求，不须作任何改造；两台锅炉系统的布置可以不破坏原生产厂房；出窑尾锅炉废气被送至生料原系统作为烘干热源，经核算,只要控制出窑尾锅炉废气温度≥240℃～℃260就可满足入磨原料综合水份≤5%的烘干要求。 双压纯低温余热发电技术介绍 双压余热发电技术就是按照能量梯级利用的原理，在同一台余热锅炉中设置2个不同压力等级的汽水系统，分别进行汽水循环，产生高压和低压两种过热蒸汽；高压过热蒸汽作为主蒸汽、低压过热蒸汽作为补汽分别进入补汽凝汽式汽轮机，推动汽轮机做功发电，双压余热发电系统使能量得到合理利用，热回收效率高。 余热资源参数不同，余热锅炉的低压受热面与高压受热面有不同的布置方式。根据辽源金刚水泥厂窑头(AQC)和窑尾(SP)的余热特点和工艺要求，经过余热利用后，要使AQC余热锅炉排烟温度降到100℃左右。使窑尾SP余热锅炉排烟温度降低到220℃左右后进入原料磨烘干原料,其设置的双压余热发电系统简图如图1。

低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨

低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨 发表时间：2017-10-20T12:40:02.167Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：杨腾飞王志钢李浩 [导读] 摘要：随着可持续发展战略的提出，工业生产中对中低温能源有效利用、低污染处理问题逐渐重视，特别是对煤炭资源及电力资源需求量巨大的水泥产业 （中国平煤神马集团平顶山朝川焦化有限公司河南省 467500） 摘要：随着可持续发展战略的提出，工业生产中对中低温能源有效利用、低污染处理问题逐渐重视，特别是对煤炭资源及电力资源需求量巨大的水泥产业，更是充分认识到余热处理的重要性，不断对余热发电技术进行探究。本文分析了低温余热发电技术的特点和发展趋势。 关键词：低温余热；发电技术特点；发展趋势 全球范围内能耗的升高和温室效应的加剧，对发展更高级的能量系统以提高能量利用率，并减少CO2排放提出了更迫切的要求。在工业生产中至少50%的热量以各种形式的余热被直接排放到大气中，不仅造成了能源浪费，而且对环境造成热污染。 一、低温余热发电技术的特点 1.含尘量较大。对于低温余热发电技术的具体运行环境来看，其含尘量一般而言是比较大的，这种较大的含尘量也就很可能会对于相应的发电锅炉运行产生一定的影响，甚至会导致其出现较为明显的磨损现象，在日常运行过程中也容易出现一些堵塞现象。在实际低温余热发电技术运行中，因为其工矿生产烟气的含尘量一般都比较大，进而也就很容易出现积灰问题，最终影响到相应系统的运行效果，必须要在具体的系统中恰当安装相应的除尘装置，避免因为粉尘的问题影响其运行效果。 2.腐蚀性效果明显。结合工矿企业中低温余热发电技术的应用来看，相应腐蚀性表现也是比较明显的，这种腐蚀性问题主要就是指含有低温余热的烟气因为其内部含有较多的杂质，进而也就很容易促使其表现出较为明显的腐蚀性效果，尤其是对于烟气中存在的大量SO2气体而言，其腐蚀性更是极为突出，进而也就需要引起相应管理人员的高度重视。在实际运行过程中，为了促使其能够更好避免腐蚀性威胁和影响，应该针对相应余热锅炉进行有效的防腐蚀处理，首先在受热面以及炉膛的材质选择上，促使其能够具备理想的耐腐蚀效果，在表面也应该通过合理的防腐蚀进行处理，保障其能够形成一层致密的保护膜，最终有效提升其整体应用实效性。 3.安装现场环境较为复杂。为了更好促使低温余热发电技术能够得到较好运用，还需要重点针对其相应的系统安装进行有效关注，尤其是对于相应系统中涉及到的各个设备，更是需要促使其能够在最为恰当的位置得到有效安装处理。但是从相应安装现场环境方面来看，其复杂性相对而言还是比较突出的，受到的限制比较多，这也就对于相应低温余热发电技术的设计应用提出了更高的要求，需要其能够进行有效统筹规划，确保低温余热发电技术能够得到较好运行，并且具备理想的运行效率。 二、发展趋势 1.纯低温余热发电技术的应用。结合纯低温余热发电技术的经济评价分析和水泥窖实例对纯低温余热发电技术的应用展开研究，假设所选水泥窖为熟料产量每天6000吨以上的干法窖，其废气产量为正常排放量的均值，就会发现在利用纯低温余热发电技术后，其窖尾废气余热达210摄氏度，冷却机废气达到360摄氏度，预热器达到330摄氏度，如果对三种余热共同发电就可以有900摄氏度的余热可供利用，熟料热耗单位消耗所放出的能量明显增多，为了提升热力循环系统的工作效率，在应用的过程中就要积极的应用多压系统，但在选取单压和双压方案时要以实际情况为准，当锅炉热平衡计算数值与锅炉结构计算所得数值基本吻合的情况下，锅炉自身能够完全吸收生产过程中产生的烟气的热量，这个时候采用投资费用相对较少的单压就可以满足要求，但当测量数值存在明显差异的情况下，证明废气余热不能完全利用，需要将余热传送到汽轮机补气部分，这时就要采用投资相对较高，设计结构较复杂的双压形式。除此之外在应用过程中的技术选择方面也有一定的影响，纯低温余热发电技术注重对余热的梯度利用，所以通常情况下要在窖头冷却剂处设置两个及两个以上的抽风口，并对窖头和窖尾的锅炉采用立式自然循环结构，实现自动余热传输；在此基础上在两者共用部分设置一个省煤器及一个再热器同样可以实现对余热重复有效利用的目的，由此可见，通过对纯低温余热发电技术准确全面的经济评价可以根据不同的水泥窖形式和实际情况对其余热进行针对性的重复再利用，通过对其结构组成、相关设备设置优化等提升余热发电利用效率，达到提升能源利用效率，保护环境的目的，经济评价为其实际应用提供了参考依据和研究方向，两者相辅相成。 2.除氧器。余热发电系统中，为了保证余热锅炉的给水水质要求，防止热力设备及其管道的腐蚀，必须除去在锅炉给水中的溶解氧和其他气体。目前除氧方法主要有化学除氧、热力除氧。化学除氧法只能除去水中的氧，但不能除去其他气体，且药品价格昂贵，后期运行费用上升，因此不为首选。热力除氧按工作压力分为真空除氧、大气式除氧以及高压除氧。从除氧要求的条件来看，除氧的效果与工作压力的关系并不大[7]。在工程上对除氧压力的选择主要决定于技术经济比较。目前在余热发电中用的比较多的是真空除氧和大气式除氧。大气式除氧器对进口水温要求较高，一般104℃，在余热发电系统中不设低压加热器，因此凝结泵出口水温度难以满足其工作要求，造成除氧效果不佳。如果在炉膛尾部再加设一级前置加热器来保证给水除氧效果，这便使锅炉受热面布置变得更加复杂化，且该加热器受到的低温腐蚀也会比较严重，造成设备检修更换周期短。但在双压系统中，用低压蒸汽给水除氧有利于汽轮机低压补汽参数的稳定而将因余热参数波动引起的低压蒸汽参数波动缓解于除氧过程，为解列热力系统创造了条件。 3.饱和蒸汽补汽汽轮机。余热蒸汽进汽参数不稳定、比容大、湿度大等特点，要求在汽轮机设计中考虑。进汽参数不稳定要求汽轮机的进汽调节系统必须能适应需设置压力调节器控制调节阀，当新蒸汽压力降低时，关小调节阀，防止由于余热锅炉的蒸发量不足，促使压力进一步降低，汽轮机通流末级产生鼓风。反之开大调节阀。同时余热发电用汽轮机为了快速启动，而且能够在滑压方式下运行，喷嘴配汽在空载和低负荷时只有部分进汽度，这种情况对汽机暖机不利，特别在快速启动时尤为明显，因此余热发电汽轮机采用节流配汽，不设调节级。汽机启动时靠调节阀控制转速，使发电机并网；正常运行时，调节阀全开，汽轮机处于滑压运行状态。此种进汽方式使汽轮机进汽部分始终处于均匀受热状态，这样就能满足在整个启动过程，及低负荷时能够保证汽机进汽均匀，以利于汽机快速启动，提高通流效率。在汽机主汽阀前设置旁路系统，主蒸汽通过减温减压阀，流人凝汽器。补汽由于压力低可直接排入凝汽器。从而减少由于汽轮机原因导致的整个工业系统的停机。此外在汽轮机的排汽方式上，单压汽轮机采用上排汽的方式，整个汽轮发电机组单层平台布置，使整个系统的布置简单，能有效的减少占地空间，减少设备投资。 本文在介绍低温余热发电的技术原理和特点基础上，探讨了余热发电的发展趋势。余热发电是工矿企业开展节能减排、降耗增效的有效措施，也是实现循环经济的必由之路。相信在我国的科研单位、高校、设计院、制造厂家、企业的共同努力下，余热发电事业的前景是

纯低温余热发电系统

第十一章纯低温余热发电系统 11.1 发电规模 发电规模按5000t/d熟料生产线配套设计。 水泥生产线的窑头、窑尾会排放大量的废气，通常仅利用废气的余热来烘干原料，利用率很低，其余大量废气的余热不仅没有得到利用，而且还要对废气进行喷水降温，浪费水和电能。因此，利用余热发电技术回收这部分废气的热能，可以使水泥生产企业提高能源利用效率，降低成本，提高产品市场竞争力，降低污染物排放量。 综合考虑水泥熟料生产线的工艺流程、场地布置、供配电结构、供水设施等因素，利用生产线窑头、窑尾余热资源，可建设一条装机容量为9000KW的纯低温余热电站。 11.2 设计原则 1）余热电站在正常运行时应不影响原水泥生产线的正常生产； 2）充分利用窑头、窑尾排放的废气余热； 3）采用工艺成熟、技术先进的余热发电技术和装备； 4）余热电站尽可能与水泥生产线共用水、电、机修等公用设施； 5）贯彻执行有关国家和拟建厂当地的环境保护、劳动安全、消防设计的规范。 11.3 设计条件 1）余热条件 从更合理的利用窑头余热考虑，窑头篦冷机需要进行改造，在篦冷机的中部增加一个废气出口，改造后的窑头废气参数为：240000Nm3/h，360℃。此部分废气余热全部用于发电。 窑尾经五级预热器出口的废气参数为：312500Nm3/h，320℃。此部分废气经利用后的温度应保持在220℃左右，用于生料粉磨烘干。 2）建设场地 本工程包括：窑头AQC锅炉、窑尾SP锅炉、汽机房、化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房等车间。 各车间布置遵循以下原则：窑头AQC锅炉和沉降室布置在窑头

厂房旁边的空地上，窑尾SP锅炉布置在窑尾高温风机的上方，汽机房的布置靠近锅炉，化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房尽量靠近汽机房。在布置有困难时可以适当调整，不能影响水泥生产线的布置。 AQC锅炉占地面积：14.2m×6.35m SP锅炉占地面积：22m×12m 汽机房占地面积：31m×20.4m 3）水源、给水排水 电站的用水有：软化水处理、锅炉给水、循环冷却水及其它生产系统消耗，消防用水，部分用水可循环使用。 11.4 电站工艺系统 1）余热电站流程 本方案拟采用纯低温余热发电技术，该技术不使用燃料来补燃，因此不对环境产生附加污染；是典型的资源综合利用工程。主蒸汽的压力和温度较低，运行的可靠性和安全性高，运行成本低，日常管理简单。 综合考虑目前水泥生产线窑头、窑尾的余热资源分布情况和水泥窑的运行状况，确定热力系统及装机方案如下： 系统主机包括两台余热锅炉、一套补汽式汽轮发电机组。 a．AQC余热锅炉：利用冷却机中部抽取的废气（中温端，～360℃），在生产线窑头设置AQC余热锅炉，余热锅炉分为高压蒸汽段、低压蒸汽段和热水段运行；高压蒸汽段生产 1.6MPa-350℃的过热蒸汽，进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组，低压蒸汽段生产0.15MPa-140℃的过热蒸汽，热水段生产的140℃热水后，作为AQC 余热锅炉蒸汽段及SP余热锅炉的给水，出AQC锅炉废气温度降至110℃。 b．SP余热锅炉：在窑尾设置SP余热锅炉，仅设置蒸汽段，生产 1.6MPa-305℃的过热蒸汽，进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组，出SP余热锅炉废气温度降到220℃，供生料粉磨烘干使用。 c．汽轮发电机组：上述余热锅炉生产的蒸汽共可发电7.9MW，因此配置9MW补汽式汽轮机组一套。

高耗能行业中低温余热发电技术

高耗能行业中低温余热发电技术 朱亚东，徐 建，吕 进，于立军? （上海交通大学，上海 200240） 摘要：诸如钢铁、石油、化工、机械等高能耗行业存在着巨大的中低温余热资源，目前这部分余热资源的利用相当少，因此充分利用这部分余热资源是高耗能行业节能减排的重要内容和主要手段之一。基于有机朗肯循环的发电系统以热为输入，输出为电能，将低品位热能逆向转化成高品位电能。针对中低温有机朗肯循环的特点，对若干工质的干湿性、热效率及适用条件进行了研究，对于中低温余热有机朗肯循环发电系统的四种结构（基本型、回热型、抽气回热型、再热型）进行了优化研究。 关键词：有机朗肯循环；高耗能行业；余热 Power Generation Technology Using Mid-Low Temperature Waste Heat for High Energy Consumption Industry ZHU YaDong，XU Jian，Lv Jin，YU LiJun （Shanghai JiaoTong University，Shanghai 200240，China） Abstract: There is a great deal of mid-low temperature waste heat in high energy consumption industry such as steel, petroleum, chemical, mechanical and so on. Currently, this part of waste heat is hardly used, so taking full use of this part of waste heat is an important part and one of the primary means of energy saving for high energy consumption industry. Generation system based on ORC(Organic Rankine Cycle) with heat input and power output, reverses low-grade heat into high-grade electricity. For the characteristics of mid-low temperature ORC, a number of working fluids' wet and dry performance are researched. Four structures of the mid-low temperature waste heat ORC power generation system (basic ORC, regenerative ORC, exhaust regenerative ORC and reheat ORC)are researched. Keywords：organic rankine cycle(ORC)；high energy consumption industry；waste heat 作者简介：于立军：男，1969年8月生，教授，博士生导师。主要从事多相流流动和余热利用方向研究工作。作为项目负责人，已经完成2项国家自然科学基金项目；作为项目负责人完成上海拜耳、上海庄臣、海螺水泥、上海安靠等30多个工业企业的节能评估工作，积累了丰富的现场经验；作为主要科研人员，顺利完成上海市科委、日本中央电力研究以及松下公司所等多项科研任务，主要负责余热发电系统开发、发电系统数学建模、仿真等工作。近年来，在余热利用及两相流动等研究领域发表学术论文30篇。其中，有15篇论文被SCI收录，SCI 论文他引超过85次，有14篇论文被EI收录，获中国国家发明专利16项。E-mail：ljyu@https://www.wendangku.net/doc/a28617327.html,

低温余热发电系统设计方案

低温余热发电系统设计方案 1. 需考虑的问题 低温余热发电系统的窑尾余热锅炉（SP炉）和篦冷机余热锅炉（AQC炉）串联于熟料生产线上，两锅炉阻力均小于1000Pa。设计时，必须考虑下列问题： (1)窑尾主排风机和窑头、窑尾电除尘器及其风机的能力是否适应增设窑尾余热锅炉和篦冷机余热锅炉的条件； (2) 原料磨的热风系统能否满足工艺要求； (3) 该两台锅炉系统的安装是否不破坏原生产厂房。 经对窑系统设计资料认真复核，确认增设两台锅炉系统后所涉及的上述设备能力可以满足要求，不须作任何改造；两台锅炉系统的布置可以不破坏原生产厂房；出窑尾锅炉废气被送至生料原系统作为烘干热源，经核算,只要控制出窑尾锅炉废气温度≥240℃～℃260就可满足入磨原料综合水份≤5%的烘干要求。 双压纯低温余热发电技术介绍 双压余热发电技术就是按照能量梯级利用的原理，在同一台余热锅炉中设置2个不同压力等级的汽水系统，分别进行汽水循环，产生高压和低压两种过热蒸汽；高压过热蒸汽作为主蒸汽、低压过热蒸汽作为补汽分别进入补汽凝汽式汽轮机，推动汽轮机做功发电，双压余热发电系统使能量得到合理利用，热回收效率高。 余热资源参数不同，余热锅炉的低压受热面与高压受热面有不同的布置方式。根据辽源金刚水泥厂窑头(AQC)和窑尾(SP)的余热特点和工艺要求，经过余热利用后，要使AQC余热锅炉排烟温度降到100℃左右。使窑尾SP余热锅炉排烟温度降低到220℃左右后进入原料磨烘干原料,其设置的双压余热发电系统简图如 图1。

双压余热发电系统与常规余热发电系统不同之处在于其窑头(AQC)余热锅炉增设了低压汽水系统，其汽轮机组在第四压力级之后增加了补汽口，并适当增大补汽口以后汽轮机通流部分面积。 采用双压系统的主要目的是为了提高系统循环效率。使低品位的热源充分利用，获得最大限度的发电功率，降低窑头(AQC)双压余热锅炉的排气温度；其次是双压系统的低压蒸汽是过热的，进入汽轮机后能保证汽轮机内的蒸汽最大湿度控制在14％以下，使汽轮机叶片工作在安全范围内，并提高机组的效率；同时低压蒸汽还可用于供热等其它需要热源的地方，提高运行灵活性。 双压余热发电系统简单灵活、成本低、热利用率高。由于在余热锅炉上增设了低压省煤器、低压蒸发器，并且增设了低压过热器，能够把更多的低温余热吸收利用，比单压系统多发电10%左右，并且必要时能够解列，维持单压系统正常运行。而对于能够增加发电量的闪蒸系统来说，需要增加闪蒸器、汽水分离器等设备；闪蒸器产生的是饱和蒸汽，在进入汽轮机做功后，易使汽轮机排汽干度不能满足汽轮机的要求。 1995年8月17日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）签订了基本协议书，由中国安徽海螺集团宁国水泥厂与日本川崎重工株式会社实施。该项目1996年10月18日动工，199 5年2月8日并网发电一次成功。 水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。在宁国水泥厂4000t／d生产线上，预热器（PH）和冷却机（AQC）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分预热器废气用来烘干燃煤和原料。针对上述特点，热力系统采用减速式两点混气式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和闪蒸汽的饱和蒸汽发电；根据余热资源的工艺状况设置两台余热锅炉，保证能够充分利用余热资源；应用热水闪蒸技术，设置一台高压闪蒸器和一台低压闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽混入汽轮机做功；对现有AQC 进行废气二次循环改造。由于PH出口废气还要用于烘干原料，因此未设省煤器，只设蒸发器和过热器。加强系统密封。系统采用先进的DCS集散控制系统进行操作控制，具有功能齐全、自动控制、操作简便等特点。 工艺流程图（见图） 此主题相关图片如下：

日产5000吨水泥生产线纯低温余热发电项目设计方案-

5000t/d水泥生产线纯低温余热发电项目 基本设计方案 ××××年×月×日

目录 一、项目概况 (1) 二、余热条件 (1) 三、发电系统主参数的确定 (1) 四、余热发电工艺流程简述 (2) 五、余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接 (3) 六、工程条件 (4) 七、主要技术指标 (6) 八、项目定员 (7) 九、工程进度计划 (7)

一、项目概况 ××公司现有一条5000t/d新型干法水泥熟料生产线，为充分回收利用水泥生产线窑头、窑尾的余热资源，缓解日益紧张的电力供求矛盾，本工程拟对水泥熟料生产线建设一套装机容量均为10MW的纯低温余热发电系统，力求做到充分利用工艺生产余热，达到节约能源，降低能耗，提高企业经济效益的目的。 二、余热条件 依据以往的工程经验，对生产线的烟气参数进行了整理。 单条5000t/d水泥熟料生产线余热条件如下： 1）窑尾余热锅炉 窑尾预热器出口废气量：330,000Nm3/h 进锅炉废气温度：340℃ 余热锅炉出口温度：220℃（进原料磨烘干原料） 含尘浓度（进口）：80g/Nm3 2）窑头余热锅炉 熟料冷却机抽气口废气量：220,000Nm3/h 进锅炉废气温度：380℃ 余热锅炉出口温度：85℃ 含尘浓度（进口）：≤8g/Nm3（设置预除尘装置） 三、发电系统主参数的确定 根据目前纯低温余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情况，本工程装机采用纯低温余热发电双进汽技术。采用双进汽系统的主要目的是为了提高系统循环效率。使低品位的热源充分利用，获得最大限度的发电功率，降低窑头(AQC)双蒸汽余热锅炉的排气温度；其次，双进汽系统的二级蒸汽经过过热，保证汽轮机内的蒸汽最大湿度控制在14％的以下，使汽轮机末级叶片工作在安全范围内，提高机组的效率；再次，双进汽系统的低压蒸汽可用于供热、洗浴等方面，在烟气余热变化较大时，可不进行补汽，提高了系统运行灵活性。 5000t/d生产线10MW余热发电系统： SP炉：主蒸汽压力1.7MPa，主蒸汽温度320±10℃，产汽量为23.9t/h；

低温余热发电技术项目建议书

低温余热回收利用技术 项目建议书 中国科学院 中北国技(北京)科技有限公司

目录 一、技术概况 (3) 二、技术特点 (3) 三、工程建设规模及收益 (4) 四、技术适用方向 (4) 五、技术应用情况 (6) 六、案例介绍 (6) 七、合作模式 (7)

一、技术概况 纯低温余热回收发电项目是利用100℃以上工业余热产生的低品位蒸汽，来推动专门设计的低参数的汽轮机组做功发电。与大中型的火力发电不同，低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。该技术利用余热而不直接消耗原煤、原油、原气，不仅不对环境产生任何破坏和污染，反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。该技术针对各种不同参数低温余热的回收采取不同技术和措施，针对钢铁工业的低温余热（低品位）主要采用带蓄能器饱和蒸汽发电方案和带蓄能器过热蒸汽发电方案两种。统计数据表明，一个年产钢铁500万吨的企业，全年利用低温余热可发电约2亿度，可为企业增收8000万元。 低温余热发电技术是一项国家积极鼓励、大力推广的节能技术，具有极佳的社会和经济效益。它已越来越受到人们的高度重视，从我国能源局编制的《2010热电联产发展规划及2020年远景目标》可以看出中国余热发电的春天就要到了。而且国家规定，对于容量大于1000千瓦的余热电站，实行无条件上网并给予优惠上网电价。这些措施的出台为我国低温余热发电技术的广泛应用创造了有利条件。 二、技术特点 1、低温余热发电技术无需补燃锅炉，系统简单，运行方便，不消耗任何燃料。 2、利用先进的专利和专有技术，比采用其他同类技术年余热发电量提 高约30%。 3、根据所利用的余热情况设计专用的发电系统及专用的余热发电设备，而 不是套用标准的火力发电设备，这样保证了余热电站的高效率。目前可以达到效率水平：

ORC低温余热发电技术

基于有机朗肯循环的ORC低温余热发电技术伴随国际能源价格持续上涨，及对可再生能源、清洁能源的呼声日益升高，有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle简称ORC)低温发电技术在国际电力工业市场已经成为一个异军突起的黑马。 典型的蒸汽动力发电系统，其工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环，包括以下四个热力学过程： 第一步：定压吸热过程， 第二步：绝热膨胀过程， 第三步：定压放热过程， 第四步：绝热加压过程。 该热力循环理论是由19世纪苏格兰工程师W.J.M.Rankine提出，为纪念其取得的成就，蒸汽动力装置的基本循环亦称为为朗肯循环(Rankine Cycle)。有机工质朗肯循环专指以低沸点(蒸发温度38度，正戊烷)氟碳氢化合物为循环工质的热力系统，ORC低温发电技术就是基于这一工作过程的发电系统，也称有机工质朗肯循环发电。ORC低温发电技术，这里低温泛指的温度小于150度但大于90度的热源，其低温热源是工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等清洁能源，技术突破点在于研究更低的热源温度以驱动透平做功发电，以适应更多的工况条件。尽管发电效率低于传统火电，但由于使用的是清洁能源及工业过程中被废弃的低品质余热，因此在国际能源市场发展迅速。 常规的化石燃料发电技术(火力发电)，即利用煤炭、重油或天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气冲转汽轮机驱动发电机来发电。这个系统中的循环工质是除盐水，由于水的物理性质(一个大气压，100度蒸发)，因此传统电力工业追求的是更高的温度计压力，以提高发电效率，如：超临界、超超临界等。但是提高发电效率的同时，也带来了环境污染、粉尘、气候变化等负面因素。因此在低温发电领域，ORC与传统的发电技术相比，具备以下几个优势： 1)有机工质具有良好的热力学性质，低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。

9000KW纯低温余热发电系统

9000kW纯低温余热发电系统 余热锅炉系统 ●SP余热锅炉：1台 （1）锅炉型号：KS322/320-23.0-1.18/295 （2）自然循环锅炉、机械振打 （3）室外、立式 （4）过热蒸汽压力：1.18Mpa （5）过热蒸汽温度：295℃ （6）过热蒸汽量：23.0 t/h ●AQC余热锅炉：1台 （1）锅炉型号：KA200/380-19.5-1.18/355 （2）自然循环锅炉、自清灰 （3）室外、立式 （4）过热蒸汽压力：1.18Mpa （5）过热蒸汽温度：355℃ （6）过热蒸汽量：19.5 t/h （7）低温省煤器热水量：42.5t/h 汽轮发电机系统 ●纯凝式汽轮机：1台 （1）型号：N8-1.05 （2）型式：冲动、纯凝、单压进汽 （3）额定输出功率；9000 kW （4）汽轮机转速：3000 r/min， （5）进汽压力：1.05 MPa （6）进汽温度：315℃ （7）过热蒸汽流量：42.5 t/h （8）冷凝器排汽压力：0.006 MPa （9）凝结水温度：35℃

●发电机：1台套 （1）型号：QF-8-2 （2）额定功率：9000 kW （3）额定电压：10500V （4）功率因素：0.8 （5）发电机转速：3000 r/min （6）励磁方式：静止可控硅励磁 余热发是建筑及结构 建筑设计将严格遵照国家现行的建筑设计规范、标准，尽量采用新技术、新材料和先进可靠的建筑构造。在建筑形象上充分考虑建筑的总体性和地方性，力求布局合理、造型美观、色彩协调，努力创造既有时代感又有地方特色的工业建筑群的新形象。 建筑构造及做法 （1）屋面 一般生产车间屋面排水均为无组织排水，现浇钢筋混凝土屋面坡度为3%，压型钢板屋面坡度为1：10。屋面防水为面粉1:2防水砂浆20厚，粉平压光。辅助建筑屋面为PVC防水卷材屋面，其屋面保温采用防水珍珠岩或聚苯乙烯板。 （2）楼地面 一般生产车间地面为C20混凝土地面，楼面为现浇钢筋混凝土随捣随光。办公、值班室楼地面采用地砖楼地面。生产车间室内外高差为150mm，辅助车间室内外高差为300~600mm. （3）墙体及粉刷

ORC低温余热发电设备项目合作方案

ORC低温余热发电设备项目 合作方案 投资分析/实施方案

ORC低温余热发电设备项目合作方案说明 常规的水蒸气朗肯循环中,工质是水蒸气,由四大设备：锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵组成。工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、 等压放热和绝热压缩四个过程,使热能不断转化为机械能。当利用低温有机 工质（如上述的戊烷）作为循环的工质时,主要设备有：蒸发器、汽轮机、 冷凝器和循环泵等。 该ORC低温余热发电设备项目计划总投资4543.05万元，其中：固定 资产投资3580.84万元，占项目总投资的78.82%；流动资金962.21万元，占项目总投资的21.18%。 达产年营业收入7839.00万元，总成本费用6229.79万元，税金及附 加81.41万元，利润总额1609.21万元，利税总额1912.58万元，税后净 利润1206.91万元，达产年纳税总额705.67万元；达产年投资利润率 35.42%，投资利税率42.10%，投资回报率26.57%，全部投资回收期5.26年，提供就业职位119个。 坚持安全生产的原则。项目承办单位要认真贯彻执行国家有关建设项 目消防、安全、卫生、劳动保护和环境保护的管理规定，认真贯彻落实 “三同时”原则，项目设计上充分考虑生产设施在上述各方面的投资，务

必做到环境保护、安全生产及消防工作贯穿于项目的设计、建设和投产的 整个过程。 ...... 报告主要内容：项目基本情况、建设背景、市场分析预测、产品规划 分析、项目选址、工程设计、工艺先进性、项目环保分析、项目安全卫生、项目风险说明、节能方案分析、计划安排、项目投资方案、经济收益、综 合评价说明等。