水泥窑纯低温余热发电系统中余热锅炉的配置及设计

     摘要：本文介绍了目前我国新型干法水泥窑纯低温余热发电几种热力循环系统中余热锅炉的配置及分析、比较，并提出余热锅炉的设计要点和特点，在我国水泥工业工艺及装备技术得以迅速发展、数百条日产数千吨级大型干法水泥熟料生产线陆续投产的情况下，对水泥生产企业建设余热电站选择余热锅炉有一定的参考价值。
     主题词：  水泥企业  纯低温余热发电  余热锅炉  配置及设计

 

 

1、前言

 

     在建立资源节约型、环境友好型和谐社会的大背景下，水泥窑纯低温余热发电是水泥企业节能降耗、保护环境的重要途径，得到了广大水泥生产企业的高度重视。

 

     余热锅炉是水泥窑纯低温余热发电系统中的核心设备之一，多年来，盐城市锅炉制造有限公司一直致力于各类余热锅炉的开发研制，余热锅炉产品已广泛涉及化工、炼油、冶金、制酸、水泥、玻璃等多个领域，创造了良好的业绩。近年来，我公司将纯低温水泥窑余热锅炉作为重点研发项目，在广泛而深入地调研分析的基础上，与国内知名科研院所广泛合作，根据水泥工艺及余热回收的特点，充分消化吸收日本水泥窑纯低温余热回收的成熟技术，借鉴国内外同行业及其他行业余热锅炉的经验和先进技术，解决了目前水泥窑余热锅炉存在的积灰、磨损等问题。开发了与单压不补汽式纯低温余热发电热力循环系统、复合闪蒸补汽式纯低温余热发电热力循环系统、多压补汽式纯低温余热发电热力循环系统配置的余热锅炉。

 

2．几种热力循环系统中余热锅炉的配置

 

2.1单压不补汽式纯低温余热发电热力循环系统余热锅炉的配置如图1。

2.2复合闪蒸补汽式纯低温余热发电热力循环系统余热锅炉的配置。

2.3多压补汽式纯低温余热发电热力循环系统余热锅炉的配置如图2。

图中①SP炉表示窑尾余热锅炉，AQC炉表示窑头余热锅炉。

②各锅炉中设备配置有过热器、蒸发器、省煤器在图中已标出，水、蒸汽、废气的参数及循环流程如图中所示

③图1为配套普通型单压不补汽式纯低温余热发电热力循环系统的余热锅炉，图2为配套提高型多压补汽式纯中低温余热发电热力循环系统的余热锅炉，该锅炉遵循热量按其温度进行梯级利用的原理，比前者的余热发电能力提高16.6%~55%。

④我公司目前开发的纯低温水泥窑余热锅炉可配套的水泥窑产量分别为：1000t/d、1200t/d、2000t/d、2500t/d、4000t/d、5000t/d。

 

 

 

 

3. 余热锅炉的设计要点和特点

 

     水泥窑纯低温余热锅炉的设计要针对烟气的品位低、灰份高、负压大等特点，设计要点有余热锅炉结构布置、锅炉各设备受热面的准确计算与分配、锅炉密闭性能、AQC余热锅炉的防磨措施、SP锅炉的清灰措施等。

 

     盐城市锅炉制造有限公司是余热锅炉的专业开发、制作公司，能根据不同行业余热资源的特点进行专门设计，我公司设计开发的水泥窑纯低温余热锅炉特点和优点如下：

 

3.1、锅炉布置形式采用立式结构

AQC余热锅炉采用立式结构，烟气自上而下通过过热器、蒸发器、省煤器，锅炉每段受热面采用管箱式结构可整体出厂，既保证质量又可缩短在用户现场安装周期。针对烟气的低品位，受热面采用翅片管强化传热。省煤器出水分别供给AQC锅炉蒸发器和SP锅炉蒸发器。

SP余热锅炉也采用立式结构，烟气自上而下分别冲刷过热器、蒸发器，气流方向与粉尘沉降方向一致。

立式布置的优点有：占地面积小；灰尘收集方便；烟气流动均匀，可避免出现烟气走廊而导致传热效率降低和局部过速磨损；并且与水泥窑生产流程工艺相适应。

3.2、锅炉水循环方式为自然循环

自然循环具有系统可靠性强，稳定性好等优点，且省去了强制循环的循环泵投资，维修及运行费用。

3.3、锅炉密闭性能好

由于窑尾SP余热锅炉烟气侧负压很大,一般在负5000Pa以上，如果密闭性能差会导致大量冷空气漏入炉内，不但使锅炉出力降低，更重要的是影响到水泥窑的正常运行。

我公司根据多年来设计余热锅炉密封结构的经验，锅炉受热面采用整体内挂式结构，锅炉整体采用钢板全焊接密封，并采用特殊的管子穿墙密封装置及专用炉门装置，从而完全解决了锅炉运行漏风严重的难题，提高了锅炉的效率。

3.4、高效独特的清灰方式

由于进窑尾SP锅炉的废气含尘浓度在60~120g/Nm³左右，容易产生积灰问题，我公司根据窑尾烟气含尘量大，颗粒度小，具有松散性等特点，选用不易积灰的纯光管受热面结构，并选用积灰少免振打的膜式壁或设置旋风导叶清灰或设置锤式机械振打清灰，还有一种经过计算后增大受热面补偿积灰影响，这种方法省去了机械振打装置及其运行维修费用，而且彻底解决机械振打带来的疲劳问题。

3.5、采用组合防磨措施和特殊的防磨装置

由于进入窑头AQC余热锅炉的粉尘颗粒度大，硬度高，因此，必须采用适当而有效的防磨措施，我公司开发的AQC余热锅炉，采用低烟气流速、均流场、翅片管、厚壁管结构等组合防磨措施，并根据情况在设备烟气进口处设置特殊的防磨护瓦结构，既能保护受热面，又克服了防磨装置自身的磨损，从而解决和缓解了锅炉运行时局部磨损和整体磨损问题，最大限度地延长了锅炉的寿命。

 

4 结语

     盐城市锅炉制造有限公司将根据每一个客户实际要求，应用过去多年来设计与制造余热锅炉所积累的丰富经验，结合水泥工艺自身的特点，为水泥企业水泥窑纯低温余热发电技术装备国产化、为纯低温余热发电系统的最优化作不懈努力，给客户提供优质的余热锅炉产品和优良的服务。

 

参考文献

⑴中国水泥网. 纯低温余热发电特刊.2006.5