能源問題是關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全的重大戰(zhàn)略問題。節(jié)能降耗和環(huán)保已成為我國的基本國策。2006年國家節(jié)能和環(huán)保兩項指標(biāo)未完成，一個重要原因是缺乏有效的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。在這種形勢下，相關(guān)單位紛紛研制開發(fā)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)就是一個既節(jié)能又環(huán)保的新技術(shù)。
該項技術(shù)目前已得到廣泛重視。國家發(fā)展改革委員會在《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》中，明確提出要在2000t/d以上水泥生產(chǎn)線中建設(shè)“余熱余壓利用工程”以降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化生產(chǎn)流程，控制污染物的排放，促進環(huán)境保護。因此水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有廣闊的市場空間，必將推動水泥行業(yè)的技術(shù)進步，促進水泥行業(yè)的節(jié)能降耗和環(huán)保，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
水泥窯余熱發(fā)電的原則就是在保證水泥生產(chǎn)線熟料質(zhì)量、產(chǎn)量穩(wěn)定且不增加熱耗的條件下，盡可能的回收利用余熱，提高噸熟料發(fā)電量。一方面要求盡可能多的回收低溫余熱，即提高余熱鍋爐效率，這需要在保證余熱鍋爐面積一定的條件下，降低蒸汽的壓力與溫度；另一方面，也要提高汽輪發(fā)機的效率，這需要提高蒸汽的壓力與溫度。要想提高整個余熱發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)的效率，就必須兼顧余熱鍋爐效率和汽輪機的效率。雙壓系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓蒸汽可提高汽輪機的效率，同時產(chǎn)生的低壓蒸汽可提高余熱鍋爐效率，解決了二者的矛盾，最大限度提高了噸熟料發(fā)電量。本文介紹雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在遼源金剛水泥廠的工程應(yīng)用。
2雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)介紹
雙壓余熱發(fā)電技術(shù)就是按照能量梯級利用的原理，在同一臺余熱鍋爐中設(shè)置2個不同壓力等級的汽水系統(tǒng)，分別進行汽水循環(huán)，產(chǎn)生高壓和低壓兩種過熱蒸汽；高壓過熱蒸汽作為主蒸汽、低壓過熱蒸汽作為補汽分別進入補汽凝汽式汽輪機，推動汽輪機做功發(fā)電，雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)使能量得到合理利用，熱回收效率高。
余熱資源參數(shù)不同，余熱鍋爐的低壓受熱面與高壓受熱面有不同的布置方式。根據(jù)遼源金剛水泥廠窯頭(AQC)和窯尾(SP)的余熱特點和工藝要求，經(jīng)過余熱利用后，要使AQC余熱鍋爐排煙溫度降到100℃左右。使窯尾SP余熱鍋爐排煙溫度降低到220℃左右后進入原料磨烘干原料,其設(shè)置的雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡圖如圖1。
雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)不同之處在于其窯頭(AQC)余熱鍋爐增設(shè)了低壓汽水系統(tǒng)，其汽輪機組在第四壓力級之后增加了補汽口，并適當(dāng)增大補汽口以后汽輪機通流部分面積。
采用雙壓系統(tǒng)的主要目的是為了提高系統(tǒng)循環(huán)效率。使低品位的熱源充分利用，獲得最大限度的發(fā)電功率，降低窯頭(AQC)雙壓余熱鍋爐的排氣溫度；其次是雙壓系統(tǒng)的低壓蒸汽是過熱的，進入汽輪機后能保證汽輪機內(nèi)的蒸汽最大濕度控制在14％以下，使汽輪機葉片工作在安全范圍內(nèi)，并提高機組的效率；同時低壓蒸汽還可用于供熱等其它需要熱源的地方，提高運行靈活性。
雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡單靈活、成本低、熱利用率高。由于在余熱鍋爐上增設(shè)了低壓省煤器、低壓蒸發(fā)器，并且增設(shè)了低壓過熱器，能夠把更多的低溫余熱吸收利用，比單壓系統(tǒng)多發(fā)電10%左右，并且必要時能夠解列，維持單壓系統(tǒng)正常運行。而對于能夠增加發(fā)電量的閃蒸系統(tǒng)來說，需要增加閃蒸器、汽水分離器等設(shè)備；閃蒸器產(chǎn)生的是飽和蒸汽，在進入汽輪機做功后，易使汽輪機排汽干度不能滿足汽輪機的要求。