1、摘 要目前，我國水泥工業(yè)中存在大量的中低溫余熱資源，這部分余熱資源的熱量占水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)總熱量的三分之一左右，若直接將其排放會造成能源的嚴(yán)重浪費。應(yīng)用水泥窯低溫余熱發(fā)電技術(shù)將這部分余熱資源回收加以利用，產(chǎn)生蒸汽進入汽輪機做功發(fā)電，可以大大地提高水泥企業(yè)的能源利用率。本文主要闡述水泥窯余熱發(fā)電的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀，介紹水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)所存在的一些問題，同時對水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的工藝流程和發(fā)展現(xiàn)狀做一些闡述。最后根據(jù)國家的一些政策對水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景作了一些展望。首先，本次設(shè)計是設(shè)計一個32t/h 水泥窯余熱鍋爐的設(shè)計。然后，按方案設(shè)計時的選型進行熱力計算、結(jié)構(gòu)計算和校核，為各

2、個部分選取正確的參數(shù)并確定結(jié)構(gòu)形式。最后，根據(jù)計算結(jié)果和cad繪制水泥窯余熱鍋爐總圖。關(guān)鍵詞 : 水泥窯；發(fā)展歷程；余熱發(fā)電；余熱鍋爐；設(shè)計abstract at present, our country has large amounts of low temperature waste heat resources in cement industry, the heat of this part of the waste heat resources are around a third of cement production system. if they are emission-

3、ed directly, it will cause serious energy waste. take advantage of this part of waste heat resources by recovering low temperature waste heat power generation technology of cement kiln, and produce steam to power generation, which will increase energy efficiency of the cement enterprises greatly.thi

4、s article focuses on the development of the cement kiln waste heat power generation process and the development status of, cement kiln waste heat power generation technology introduced by a number of problems, meanwhile, cement kiln waste heat power generation technology, process, yet, cement kiln w

5、aste heat power generation process technology and development of some elaborate. finally, according to some of the policies of the national cement kiln waste heat power generation technology for the development prospects of some prospects.first, this design is to design a 32t/h cement kiln waste hea

6、t boiler design.then, press the program selection for thermal design calculations, structural calculations and check, for each part of the selected parameters and to determine the correct structure.finally, according to the calculations and cad drawing cement kiln waste heat boiler assembly diagram.

7、keywords:cement kiln;development history;waste heat power generation; waste heat boiler;design目 錄1 文獻綜述11.1 概論11.2 水泥工業(yè)的余熱利用11.2.1 低溫余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展11.2.2 我國余熱發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及問題41.2.3 國外水泥工業(yè)余熱發(fā)電發(fā)展及展望51.3 余熱鍋爐61.3.1 余熱鍋爐簡介61.3.2 余熱鍋爐的分類61.3.2.1 按照鍋爐操作壓力的大小分類61.3.2.2 按結(jié)構(gòu)來分類61.3.2.3 按照循環(huán)方式分類71.3.2.4 按照余熱種類分類81.3.2.5

8、 按余熱鍋爐煙氣側(cè)熱源分類81.3.2.6 按受熱面布置方式分類81.3.3 余熱鍋爐與常規(guī)鍋爐的區(qū)別81.3.4 余熱鍋爐各部分構(gòu)件101.4 余熱鍋爐的運行及維護101.4.1 余熱鍋爐的啟動101.4.2 余熱鍋爐的正常運行101.5 水泥余熱發(fā)電的設(shè)備111.5.1 窯尾余熱sp爐和窯頭余熱aqc 爐111.6 余熱鍋爐技術(shù)特點121.6.1 ash過熱器的防堵 、aqc鍋爐的防磨121.6.2 sp鍋爐采取有效的清除積灰措施121.6.3 采取有效的鍋爐密封防漏風(fēng)措施122 方案設(shè)計和可行性論證132.1 熱力系統(tǒng)初步方案設(shè)計132.1.1 熱力系統(tǒng)方案設(shè)計132.1.2 窯頭取熱方

9、式設(shè)計132.2 窯頭余熱鍋爐設(shè)計142.2.1 過熱器142.2.2 蒸發(fā)器142.2.3 省煤器152.3 本章小結(jié)153 設(shè)計計算163.1 設(shè)計參數(shù)163.1.1 窯頭aqc余熱鍋爐163.1.1.1 廢氣參數(shù)14163.1.1.2 蒸汽參數(shù)163.1.2 窯頭ash過熱器163.1.2.1 廢氣參數(shù)163.1.2.2 蒸汽參數(shù)173.1.3 流量分配173.2 熱力及結(jié)構(gòu)計算173.2.1 ash過熱器173.2.1.1 煙氣量和焓的計算173.2.1.2 進入ash過熱器的總熱量183.2.1.3 ash過熱器的余熱利用率183.2.1.4 ash過熱器的蒸發(fā)量193.2.1.5

10、ash過熱器的熱力計算203.2.1.6 ash過熱器的結(jié)構(gòu)計算213.2.2 aqc鍋爐的熱力及結(jié)構(gòu)計算223.2.2.1 次中壓蒸汽段223.2.2.2 低壓蒸汽段303.2.2.3 熱水段303.2.3 計算結(jié)果303.3 水動力循環(huán)計算323.3.1 自然循環(huán)介紹及特點333.3.2 自然循環(huán)計算的意義及步驟333.3.3 自然循環(huán)的計算方法343.3.4 余熱鍋爐的水動力計算343.3.4.1 次中壓蒸汽段343.3.4.2 低壓蒸汽段423.4 本章小結(jié)47參考文獻48致謝491 文獻綜述1.1 概論“余熱資源”又稱“廢熱資源”，是指某種特定的設(shè)備或系統(tǒng)排出的可以以熱能形式回收的能

11、量，可燃物料在與一次能源發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)換的過程中會放出大量的熱量，放出的熱量在反應(yīng)結(jié)束后會剩余一部分，這些剩佘的熱量即為轉(zhuǎn)換工程的余熱資源1，屬于“二次能源”。它廣泛存在于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，遍及冶金、石化、機械、玻璃、造紙等方面。據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)生產(chǎn)中使用的各種爐窯，如加熱爐、轉(zhuǎn)爐、沸騰焙燒爐、回轉(zhuǎn)窯等都耗用大量燃料，熱效率卻很低，一般只有30左右，而高溫?zé)煔狻⒏邷貭t渣等帶走的熱量卻高達40-60。其中冶金方面，可利用余熱約占燃料消耗量的1/3，機械、玻璃、造紙等方面占15以上。目前，全國能源利用效率（截止到2008年底）不到32，比先進國家約低10個百分點；若考慮開采、運輸，我國能源系統(tǒng)總利用效率不到1

12、2，也就是說，能源可采儲量變成終端用能的只有約1/10，約90的能源在轉(zhuǎn)換過程和終端利用過程中損失（或浪費）掉。如果能有效利用這些余熱，則可節(jié)約大量能源，減少大氣污染，提高產(chǎn)量，降低成本，改善勞動條件，節(jié)省占地面積等等。可見隨著工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，余熱利用技術(shù)必將發(fā)揮越來越重要的作用，成為工業(yè)生產(chǎn)不可分割的重要組成部分。但是，我國目前的余熱利用技術(shù)與世界先進水平的還有一定差距，所以在十一五“節(jié)能減排”的總趨勢下，大力開展余熱回收工作對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟的一項長遠的戰(zhàn)略方針，在國家經(jīng)濟建設(shè)中起到重要作用2。1.2 水泥工業(yè)的余熱利用水泥行業(yè)是高能耗

13、、高電耗的產(chǎn)業(yè)，水泥生產(chǎn)中水泥窯排放出大量的溫度在350左右的中低溫廢氣，這部分廢氣的熱量占燃料總輸入熱量的30%左右，如果直接排放到大氣中，會造成能源的嚴(yán)重浪費。因此，水泥窯低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)運而生，應(yīng)用低溫余熱發(fā)電技術(shù)將這部分中低溫的廢氣余熱回收利用，產(chǎn)生高溫過熱的蒸汽進入汽輪機做功發(fā)電，發(fā)電機輸出的電量可以供給水泥廠自身的水泥生產(chǎn)線及廠區(qū)生活用電,積極實施了節(jié)能減排措施，相比于火力發(fā)電廠，余熱發(fā)電無需燃用煤炭等燃料，不會產(chǎn)生排放二氧化碳等環(huán)境污染物，因此，無論從項目的經(jīng)濟效益還是環(huán)保效益方面上看，余熱發(fā)電項目都是十分具有發(fā)展意義的。1.2.1 低溫余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)

14、大致分為三個階段:中空窯高溫余熱發(fā)電、干法中空窯余熱發(fā)電和中低溫余熱發(fā)電3-7。第一階段:20世紀(jì)50-70年代,中空窯高溫余熱發(fā)電。當(dāng)時我國的水泥需求量增大，電力供應(yīng)持續(xù)緊張，這些原因促成了水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的第一次發(fā)展。當(dāng)時的技術(shù)主要是依靠改造已有的水泥余熱發(fā)電窯，建立了若干條水泥余熱發(fā)電窯。隨著我國在水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)水平上的發(fā)展和進步，改造并建設(shè)了若干條中空余熱發(fā)電窯，這是我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)歷的第一階段。第二階段:90年代初，干法中空窯余熱發(fā)電。這時我國水泥行業(yè)主要以生產(chǎn)新型干法水泥為主，而水泥需求量的增大和電力供應(yīng)短缺的問題仍然沒有得到有效地解決，因此促成了水泥窯佘熱發(fā)電技術(shù)的

15、第二次發(fā)展。水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的第二階段發(fā)展主要以提高余熱發(fā)電量來減緩供電的需求為主。隨著“帶補燃爐低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備”的成功研發(fā)及應(yīng)用，,標(biāo)志著我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)達到了一個新水平,這項技術(shù)能夠充分回收水泥窯的低溫余熱，并同時設(shè)置環(huán)保型的循環(huán)流化床鍋爐，燃用劣質(zhì)煤進行發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，而同時循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的灰渣可用于水泥熟料的生產(chǎn)，既經(jīng)濟又環(huán)保。第三階段:80年代初，中低溫余熱發(fā)電。隨著人們對節(jié)能和環(huán)保意識的不斷提高，單純以發(fā)電量為目標(biāo)的余熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)不能滿足水泥余熱發(fā)電的需求，因此，低溫余熱發(fā)電技術(shù)有了較大的發(fā)展。國家依靠從日本引進的一套成熟先進的低溫余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，將它成功

16、的應(yīng)用于我國現(xiàn)有的一家水泥廠，這套系統(tǒng)運行有效穩(wěn)定，余熱回收充分，發(fā)電成本低，這些充分說明了低溫余熱發(fā)電技術(shù)適用于現(xiàn)代水泥生產(chǎn)技術(shù)，不僅可以降低水泥生產(chǎn)成本又可以節(jié)約大量能源，大大地提高了水泥企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會環(huán)保效益。與水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的三個階段相對應(yīng)的是水泥余熱發(fā)電所經(jīng)歷的三代技術(shù)，以下分別為水泥窯余熱發(fā)電三代技術(shù)的基本思路8。第一代余熱發(fā)電技術(shù):它的基木組成是窯尾設(shè)置一余熱鍋爐回收利用預(yù)熱器一級出口排出的350以下的廢氣余熱，窯頭設(shè)置一余熱鍋爐回收利用篦冷機排出的400以下的廢氣余熱，系統(tǒng)布置一臺蒸汽輪機，一臺發(fā)電機，主蒸汽壓力在0.691. 27mpa，溫度在280340，噸熟

17、料發(fā)電量在2833kwh/t。第一代余熱發(fā)電技術(shù)包括三種余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)，分別為單壓不補汽式系統(tǒng)、雙壓補汽式系統(tǒng)、復(fù)合閃蒸式系統(tǒng)，這三種余熱發(fā)電系統(tǒng)都是產(chǎn)生低壓的蒸汽來進行做功發(fā)電，在本質(zhì)上是相同的。第二代余熱發(fā)電技術(shù):它的基本組成是窯尾部分直接利用窯尾預(yù)熱器一級出口的350以下的廢氣余熱或者同時利用預(yù)熱器一、二級，在二級預(yù)熱器內(nèi)部設(shè)置過熱器同時回收廢氣余熱；窯頭部分是與第一代余熱發(fā)電技術(shù)設(shè)置相同，或者在窯頭篦冷機上設(shè)置兩個抽氣口，高溫抽氣口排出500以下的廢氣余熱利用外設(shè)的過熱器回收利用，低溫抽氣口排出的360以下的廢氣余熱利用一臺余熱鍋爐回收利用，余熱鍋爐的排氣全部返回篦冷機內(nèi)部，篦冷機采

18、用循環(huán)冷卻風(fēng)，系統(tǒng)布置一臺補汽式蒸汽輪機，一臺發(fā)電機，主蒸汽壓力在1.573.43 mpa，溫度在340435，補汽壓力在00.15 mpa，補汽溫度為飽和溫度,噸熟料發(fā)電量為3842kwh/t。第二代余熱發(fā)電技術(shù)的特點是在窯尾二級預(yù)熱器設(shè)置過熱器，以產(chǎn)生過熱蒸汽并且不影響水泥窯正常生產(chǎn)運行；窯頭篦冷機采用分級抽氣，實現(xiàn)了能量的梯級利用，并且窯頭余熱鍋爐的排汽全部返回篦冷機內(nèi)部，實現(xiàn)了篦冷機的循環(huán)冷卻，提高佘熱回收效率。第三代余熱發(fā)電技術(shù):第三代技術(shù)主要是對第二代余熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)化和提高，即將窯頭篦冷機的抽氣口再增加，使得中溫廢氣得到很好的利用,并且在不影響水泥熟料生產(chǎn)線正常穩(wěn)定的運行工況、增

19、加其他工藝及設(shè)備能耗、不影響利用窯尾余熱鍋爐排氣來烘干生料等情況下,提高系統(tǒng)的噸熟料發(fā)電量達到4852.5 kwh/t。帶補燃爐的余熱發(fā)電技術(shù):這種余熱發(fā)電技術(shù)的特點是利用窯頭400以下的廢氣余熱和窯尾350以下的廢氣余熱來生產(chǎn)高壓飽和蒸汽和飽和水，通過補燃鍋爐將這部分蒸汽參數(shù)調(diào)整到適合汽輪機的數(shù)值,并將窯頭余熱鍋爐產(chǎn)生的120左右的飽和水作為鍋爐給水的熱力除氧的熱源，也可取代汽輪機的回?zé)岢闅猓詼p小汽輪機的氣耗率。帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)也是普遍采用的余熱發(fā)電系統(tǒng)，它適用于水泥窯生產(chǎn)運行波動較大的情況，但由于增加了一臺補燃鍋爐,增加了余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資成本和復(fù)雜性。余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)圖如圖1.

20、1所示。圖1.1 帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)以上討論的幾代余熱發(fā)電技術(shù)，它們的本質(zhì)都是對余熱資源的梯級利用來產(chǎn)生高品質(zhì)的蒸汽，主要區(qū)別在于主蒸汽的參數(shù)上，第一代余熱發(fā)電技術(shù)的主蒸汽參數(shù)為低溫低壓，第二、三代余熱發(fā)電技術(shù)的主蒸汽參數(shù)為中溫中壓，雖然主蒸汽參數(shù)的提高有利于提高余熱發(fā)電量，但也會增加余熱發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性，對操作人員的要求更高。因此，水泥企業(yè)在選擇建設(shè)余熱發(fā)電工程項目時要充分考慮自身水泥熟料生產(chǎn)線的運行特點及自身的目的要求，最終決定所要采用的余熱發(fā)電系統(tǒng)。1.2.2 我國余熱發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及問題(1) 余熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀9-10 低溫余熱發(fā)電技術(shù)的主要特點包括: 除余熱資源外，無其他熱源用

21、于發(fā)電； 余熱資源的溫度在350左右，品質(zhì)相對較低； 余熱資源的數(shù)量大于一； 配套的余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)相對復(fù)雜； 對發(fā)電設(shè)備的要求高,設(shè)備趨于大型化； 主蒸汽的參數(shù)不高。純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)不設(shè)置外部熱源，完全依靠從窯頭的篦冷機和窯尾的預(yù)熱器中所回收的煙氣余熱來產(chǎn)生蒸汽進行發(fā)電，系統(tǒng)簡單，便于管理。目前，水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)在國外廣泛應(yīng)用，尤其是在日本，大約3/4的水泥企業(yè)都在水泥熟料生產(chǎn)線上配置了余熱發(fā)電系統(tǒng)。國內(nèi)的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)在經(jīng)過了十幾年的研究和開發(fā)并實際運行之后已經(jīng)十分成熟，我國自主研發(fā)的補汽式汽輪機的成功運行，使得我國余熱發(fā)電技術(shù)及設(shè)備在總體上已經(jīng)達到了國際先進工業(yè)國家的水平，能夠為

22、我國不同的水泥熟料生產(chǎn)線提供配套的余熱發(fā)電系統(tǒng)。雖然目前的低溫余熱發(fā)電技術(shù)在各方面運行十分良好，但是在熱力循環(huán)系統(tǒng)、余熱鍋爐、汽輪機等設(shè)備上仍然有很大的發(fā)展空間，使得余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠更加有效地回收煙氣余熱。1996年提出的水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“四零一負”戰(zhàn)略至今已 10 年有余，通過國際和國內(nèi)的大量實踐，“四零一負”戰(zhàn)略已由當(dāng)初的發(fā)展苗頭與大膽設(shè)想成長為明確的趨勢和奮斗目標(biāo)，其中有些目標(biāo)在德國、日本、美國以及北歐諸國已基本實現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)了將近一半。預(yù)計在 20102012 之間，德國水泥工業(yè)很可能會率先基本實現(xiàn)“四零一負”目標(biāo)，其他的歐、日、美等國可望在 2015 年內(nèi)相繼實現(xiàn)。我國水泥工業(yè)在 2

23、020年前也會基本達到“四零一負”的目標(biāo)11。所謂“四零一負”戰(zhàn)略，其具體內(nèi)容為： 水泥工業(yè)和生態(tài)環(huán)境和諧共處，水泥企業(yè)對其周圍生態(tài)環(huán)境完全實現(xiàn)零污染； 創(chuàng)新水泥工藝和余熱回收技術(shù)，降低熟料（或水泥）單位電耗，提高單位熟料余熱發(fā)電量，實現(xiàn)熟料（或水泥）企業(yè)對外界電能的零消耗； 水泥企業(yè)完全實現(xiàn)廢料、廢渣、廢水的零排放； 降低熟料單位熱耗，開發(fā)利用各種替代燃料，實現(xiàn)熟料生產(chǎn)對天然礦物燃料（煤、油、天然氣）的零消耗； 節(jié)約資源，擴大利廢功能，消納各種廢棄物，減輕環(huán)境負荷，為全社會的各種工業(yè)廢渣、廢料以及城市垃圾的增長做出應(yīng)有的貢獻。可以看出，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的具體目標(biāo)就是，在水泥窯熟料單位熱耗4

24、.18750kj/kg 的前提下，盡可能提高單位熟料的凈發(fā)電能力。首先要爭取早日實現(xiàn)的是，噸熟料發(fā)電量達到熟料的單位電耗，即 50kwh/t，兩者持平。這樣就實現(xiàn)了熟料生產(chǎn)對外界電能的零消耗。進一步還要爭取盡可能地增加發(fā)電量，努力實現(xiàn)噸熟料發(fā)電量與水泥的單位電耗能基本持平。此外還必須具有相當(dāng)?shù)倪h見，準(zhǔn)備應(yīng)對今后熟料單位熱耗可能會降到 4.18700kj/kg 的條件下而維持噸熟料發(fā)電量基本不變或不致減少太多的挑戰(zhàn)。(2) 余熱發(fā)電技術(shù)存在的問題目前,低溫余熱發(fā)電技術(shù)主要存在以下幾個問題: 如何將余熱發(fā)電系統(tǒng)和水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)更有效地結(jié)合起來，能夠在不影響水泥窯正常穩(wěn)定的運行工況下，更有效的回收

25、煙氣余熱的問題。 要發(fā)展我國自主研發(fā)的余熱發(fā)電技術(shù)，無論是從熱力系統(tǒng)上，還是從裝置上，如何能夠更高效、更合理的運行使用，進而降低成本，提高系統(tǒng)的熱效率和余熱發(fā)電量等問題。 要促進水泥企業(yè)余熱發(fā)電與電力行業(yè)和諧發(fā)展，協(xié)調(diào)解決各方面可能產(chǎn)生的問題。1.2.3 國外水泥工業(yè)余熱發(fā)電發(fā)展及展望最近，已經(jīng)出現(xiàn)了一些新的探索和實踐，旨在基本不增加熟料單位熱耗的前提下，謀求從蓖冷機、預(yù)熱器和窯頭爐體等處獲取少量高溫氣體來提高噸熟料余熱發(fā)電能力的工業(yè)試驗，有的已初顯成效，有的正在準(zhǔn)備實施，前景看好，令人期待。國際水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)最先進的德國和日本，近十幾年來國內(nèi)建筑業(yè)持續(xù)萎縮，水泥需求逐年下滑，德日兩國1

26、996年的本國水泥消費量分別由3550萬噸和8400萬噸，銳減為2006年的2600萬噸和6000萬噸，分別下降了27%和29%。導(dǎo)致有些水泥廠紛紛關(guān)閉，技術(shù)人員大批流失。水泥工業(yè)處于一片不景氣之中，大大地阻礙了余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進程。例如日本，實際上完全就是在勉強維持著，十幾年來可以說基本上沒有進展。近年日本的經(jīng)濟形勢雖稍顯逆轉(zhuǎn)，但是他們拿到中國來推銷的水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)大部仍停留在10年前的水平。相反地，德國水泥界應(yīng)對這種不景氣的挑戰(zhàn)，心態(tài)十分積極。首先是從1996年的進口水泥628萬噸，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?006年的出口水泥450萬噸。維持了本國水泥年生產(chǎn)量約3000萬噸基本不變的局面。同時積

27、極推進“四零一負”的各項目技術(shù)措施和法規(guī)建設(shè)，取得了卓越成效。即使在資金十分困難的情況下，1999 年在巴伐利亞州（現(xiàn)拜恩州）海德堡水泥公司所屬的lengfurt水泥廠的一臺日產(chǎn)3000噸的熟料蓖冷機上采用了以色列ormat公司的新裝備新技術(shù)。這是一套以有機工質(zhì)戊烷（c5h12）汽輪機和導(dǎo)熱油為熱載體的余熱鍋爐組成的利用冷卻機廢氣余熱的發(fā)電系統(tǒng)，裝機1.5mw。至今已正常運轉(zhuǎn)了8年。按照這套系統(tǒng)長期生產(chǎn)參數(shù)推算，如果將這臺3000t/d pc窯的全部廢氣余熱都用上，則其噸熟料發(fā)電量將達45-50kwh/t。顯然比我國現(xiàn)有的水平高出一大塊。礙于非技術(shù)的原因，他們至今仍苦于缺乏市場機遇來證明這一推

28、論的正確可行。美國早在上世紀(jì)90年代初，美國電氣與電子工程師學(xué)會（ieee）的水泥工業(yè)委員會聯(lián)合美國能源部門曾發(fā)起過一個動議，計劃在10-15年（即 2000-2005 年）內(nèi)實現(xiàn)水泥工業(yè)噸熟料余熱發(fā)電量達50-60kw h/t的目標(biāo)。后來也是因其建筑業(yè)的不景氣而使這個計劃付之東流。但是在上世紀(jì)90年代后期，美國recurrent工程公司開發(fā)了一個名為kalina系統(tǒng)的工業(yè)廢熱回收發(fā)電系統(tǒng)。它是用氨（nh3）和水的混合液為工質(zhì)的汽輪機來發(fā)電的。kalina 系統(tǒng)已經(jīng)在美國鋼鐵廠和化工廠通過了中試，正意欲進入水泥工業(yè)市場。要據(jù) recurrent 公司的初步報價書，以日產(chǎn) 3000 噸熟料生產(chǎn)線

29、為例，其鍋爐及汽輪機等全套設(shè)備費用約 1000 萬美元，裝機 9-10mw，按常規(guī)從窯尾預(yù)熱器和篦冷機抽取廢氣，噸熟料發(fā)電量的保證值為 50-60kwh/t，視各水泥廠的具體情況而異。1.3 余熱鍋爐1.3.1 余熱鍋爐簡介余熱鍋爐，顧名思義是指利用各種工業(yè)過程中的廢氣、廢料或廢液中的余熱及其可燃物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的熱量把水加熱到一定工質(zhì)的鍋爐。具有煙箱、煙道余熱回收利用的燃油鍋爐、燃氣鍋爐、燃煤鍋爐也稱為余熱鍋爐，余熱鍋爐通過余熱回收可以生產(chǎn)熱水或蒸汽來供給其它工段使用。1.3.2 余熱鍋爐的分類1.3.2.1 按照鍋爐操作壓力的大小分類余熱鍋爐可以分為低壓(蒸汽壓力在 1. 3mpa 以下)

30、、中壓(蒸汽壓力在 1. 4 3.9mpa 范圍內(nèi)) 、高壓(蒸汽力在 4. 0 10.0mpa 范圍內(nèi)) 三大類。按余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的壓力等級分類 ：目前余熱鍋爐采用有單壓、雙壓、雙壓再熱、三壓、三壓再熱等五大類的汽水系統(tǒng)。(1) 單壓級余熱鍋爐余熱鍋爐只生產(chǎn)一種壓力的蒸汽供給汽輪機。(2) 雙壓或多壓級余熱鍋爐余熱鍋爐能生產(chǎn)兩種不同壓力或多種不同壓力的蒸汽供給汽輪機。1.3.2.2 按結(jié)構(gòu)來分類(1) 按照爐管的結(jié)構(gòu)形式不同，余熱鍋爐一般可以分為兩大類:管殼式余熱鍋爐和煙道式余熱鍋爐。1) 管殼式余熱鍋爐管殼式余熱鍋爐是一種由鍋筒、管子及金屬殼體構(gòu)成一體的緊湊型小型余熱鍋爐。對于dl48

31、0-0.6 型管殼式余熱鍋爐，它用于小化肥工業(yè)，其蒸汽壓力為0.588mpa，蒸汽溫度為飽和溫度，受熱面積為 480 。鍋爐蒸發(fā)器是由鍋筒、受熱的上升管和不受熱的下降管所組成的自然循環(huán)水管系統(tǒng)。具有余熱的爐氣從鍋爐下部的進氣室進入，流經(jīng)蒸發(fā)器受熱管后從鍋爐上部的出口氣室排出。水在蒸發(fā)器中受熱后形成汽水混合物，沿上升管向上進入鍋筒。在鍋筒中進行汽水分離后，蒸汽向外輸出；水由鍋筒經(jīng)下降管流下，然后再進入上升管受熱、汽化、上升，從而形成自然水循環(huán)，并不斷汽水分離，輸出蒸汽。屬于這一系列的鍋爐產(chǎn)品還有 dl100-0.6、dl480-1.2 等型號。2) 煙道式余熱鍋爐煙道式余熱鍋爐是一種布置成煙道形

32、式的水管型受熱面裝置，它具有單獨的爐墻和構(gòu)架，因而是一種較大型的余熱鍋爐。其第一煙道（高溫部分）為一個大的輻射冷卻室，其后各煙道為對流受熱區(qū)。煙道式余熱鍋爐可布置成多煙道式的和直通式的。前者的煙氣是作上下轉(zhuǎn)彎流動，而后者的煙氣則自前至后作水平直通流動。煙道式的大型余熱鍋爐， 又有強制循環(huán)和非強制循環(huán)兩種結(jié)構(gòu)型式。 此外，低壓余熱鍋爐一般設(shè)置上、下兩個汽包，中壓余熱鍋爐或設(shè)置上、下兩個汽包、或設(shè)置一個上汽包，高壓余熱鍋爐一般只設(shè)置一個上汽包。1.3.2.3 按照循環(huán)方式分類(1) 自然循環(huán)余熱鍋爐煙氣是水平方向地流過垂直方向安裝的管簇的。 管簇中的水汽混合物與下降管中冷水的密度差，是維持蒸發(fā)器中

33、汽水混合物自然循環(huán)的動力。(2) 強制循環(huán)余熱鍋爐煙氣通常總是垂直地流過水平方向布置的管簇的。通過循環(huán)泵來保證蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)流量的恒定。(3) 直流余熱鍋爐直流余熱鍋爐靠給水泵的壓頭將給水一次通過各受熱面變成過熱蒸汽。 在蒸發(fā)受熱面中，工質(zhì)的流動是由給水泵壓頭來實現(xiàn)。強制循環(huán)多煙道式余熱鍋爐由鍋筒、蒸發(fā)管束及過熱器等組成。鍋爐強制水循環(huán)的動力由循環(huán)泵產(chǎn)生。鍋水自鍋筒由循環(huán)泵抽出后，分兩路分別進入焙燒爐冷卻裝置的受熱管和余熱鍋爐的蒸發(fā)受熱面吸熱，所產(chǎn)生的汽水混合物全部流回鍋筒進行汽水分離。分離出來的飽和蒸汽先后進入第一級過熱器和第二級過熱器受熱，使其過熱到 450后輸出。爐氣進口溫度為 80090

34、0左右。由于含塵量較高，為了避免礦塵沉積，故在爐氣向上流動的第二煙道中不布置受熱面，此煙道用作余熱鍋爐啟動時加熱用的燃燒裝置的燃燒室。1.3.2.4 按照余熱種類分類(1) 高溫?zé)煔庥酂幔?2) 高溫爐渣余熱；(3) 高溫產(chǎn)品余熱；(4) 冷卻介質(zhì)余熱；(5) 可燃廢氣余熱；(6) 化學(xué)反應(yīng)及殘?zhí)嫉挠酂幔?7) 冷凝水余熱。1.3.2.5 按余熱鍋爐煙氣側(cè)熱源分類(1) 無補燃的余熱鍋爐這種余熱鍋爐單純回收燃氣輪機排氣的熱量，產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽。(2) 有補燃的余熱鍋爐由于燃氣輪機排氣中含有 1418的氧，可在余熱鍋爐的恰當(dāng)位置安裝補燃燃燒器，充天然氣和燃油等燃料進行燃燒，提高煙氣溫度，

35、還可保持蒸汽參數(shù)和負荷穩(wěn)定，以相應(yīng)提高蒸汽參數(shù)和產(chǎn)量，改善聯(lián)合循環(huán)的變工況特性。一般來說，采用無補燃的余熱鍋爐的聯(lián)合循環(huán)效率相對較高。目前，大型聯(lián)合循環(huán)大多采用無補燃的余熱鍋爐。1.3.2.6 按受熱面布置方式分類按受熱面布置方式進行分類，可以將余熱鍋爐劃分為兩大類：臥式布置余熱鍋爐(大都采用火管式，即管內(nèi)走高溫工藝氣體，而管外走飽和水或水蒸氣) 和立式布置余熱鍋爐(比臥式鍋爐水循環(huán)速度快，傳熱速率較高，蒸汽空間也較大，因此這種鍋爐蒸發(fā)量大) 兩大類。（1） 臥式布置余熱鍋爐（2） 立式布置余熱鍋爐1.3.3 余熱鍋爐與常規(guī)鍋爐的區(qū)別余熱鍋爐與普通動力鍋爐一樣, 都是生產(chǎn)動力蒸汽的一種高溫高壓

36、設(shè)備,并且一般鍋爐受熱面部分的結(jié)構(gòu)相近，由鋼構(gòu)架、汽包、管束和水冷壁、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器等部件組成。 所不同的是熱源不同，它不是采用煤油、天然氣、煤等燃料, 而是利用化工生產(chǎn)工藝氣中的余熱。因此，它既是一種能量回收裝置, 也是一種化工介質(zhì)工藝設(shè)備。余熱鍋爐的共同特點是: 操作條件比較惡劣( 如高溫、高壓、熱流強度大, 鍋爐受壓元件的熱應(yīng)力大等) ,并要求連續(xù)、穩(wěn)定地安全運行,對高溫工藝氣的溫度和冷卻速度的控制要求十分嚴(yán)格。余熱鍋爐的運行比常規(guī)鍋爐更復(fù)雜,余熱鍋爐利用的是余熱,不僅是高溫氣體的顯熱,而且還利用某些廢氣中所含少量的可燃物質(zhì)( 如一氧化碳、氫氣、甲烷)等化學(xué)熱能。例如,催化裂解裝

37、置中再生器排出的再生氣體,其溫度可達 550 750 。另外催化裂解裝置再生器排出的高溫?zé)煔庵泻泻芏喾蹱畲呋瘎?。煙氣中灰分含量? 不但對流受熱面的磨損加劇,而且因為受熱面積灰嚴(yán)重,需要經(jīng)常除灰和定期停爐清掃,給生產(chǎn)帶來一定困難。有些高溫?zé)煔庵泻休^多的二氧化硫和三氧化硫,使得煙氣露點升高,受熱面的低溫腐蝕嚴(yán)重,檢修工作量增加。圖1.2和圖1.3分別為余熱鍋爐和電站鍋爐。(1) 余熱鍋爐主要是利用燃氣輪機排氣作為熱源，因此不需要燃燒系統(tǒng)(除非有補燃要求)；(2) 余熱鍋爐不用風(fēng)機；(3) 余熱鍋爐可在變壓狀態(tài)下產(chǎn)生蒸汽，提高熱回收效率；(4) 對流熱交換而不是輻射熱交換；(5) 余熱鍋爐不采

38、用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)；(6) 余熱鍋爐采用翅片管提高傳熱效率。圖1.2 余熱鍋爐圖1.3 電站鍋爐1.3.4 余熱鍋爐各部分構(gòu)件通常余熱鍋爐是由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器以及聯(lián)箱和汽包等換熱管組成,其中自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備還包括汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱及一些連接管道。在有再熱器的蒸汽循環(huán)中，可以加設(shè)再熱器。在省煤器中鍋爐的給水完成預(yù)熱的任務(wù)，使水溫度升高到接近飽和溫度的水平；在蒸發(fā)器中給水相變成為飽和蒸汽；在過熱器中飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽；在再熱器中再熱蒸汽被加熱升溫到所設(shè)定的再熱溫度。1.4 余熱鍋爐的運行及維護1.4.1 余熱鍋爐的啟動鍋爐設(shè)備的啟動過程是一個極其不穩(wěn)定的變化過程。在啟

39、動初期，鍋爐各受熱面內(nèi)工質(zhì)流動不正常，工質(zhì)的流量、流速較小，甚至工質(zhì)短時間斷續(xù)流動會影響受熱面的冷卻而造成局部受熱面金屬管壁的超溫。在鍋爐點火后的一段時間內(nèi)，燃料投入量少，爐膛溫度低，燃燒不易控制，容易出現(xiàn)燃燒不完全、不穩(wěn)定，爐膛熱負荷不均勻的現(xiàn)象，可能出現(xiàn)滅火和爆炸事故。余熱鍋爐的啟動與煤粉爐有相同之處，尤其是啟動前的檢查和準(zhǔn)備工作。余熱鍋爐的起動步驟一般分為：起動前的檢查、點火前的檢查、升火前的準(zhǔn)備、點火升壓、暖管并汽等。1.4.2 余熱鍋爐的正常運行余熱鍋爐的正常運行是生產(chǎn)系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它和前后工藝生產(chǎn)的運行工況時互有聯(lián)系的，這就要求余熱鍋爐運行人員做到密切配合，以使全系統(tǒng)生產(chǎn)運行

40、達到正常。(1) 汽壓調(diào)節(jié)保持汽壓穩(wěn)定是余熱鍋爐運行中一個重要的指標(biāo)。如果汽壓過高，會引起安全閥的頻繁動作。余熱鍋爐汽壓波動太大，則不能滿足汽輪機運行的要求，同時也可能引起鍋爐本身事故的發(fā)生。因此運行人員要密切注視運行壓力的變化，調(diào)整負荷，保持汽壓穩(wěn)定。為了便于有效的調(diào)節(jié)汽壓，除余熱鍋爐本身裝設(shè)壓力調(diào)節(jié)裝置外，一般還可以通過裝設(shè)蓄熱器、裝設(shè)調(diào)節(jié)負荷的燃燒燃料的鍋爐或在余熱鍋爐中裝設(shè)輔助燃燒設(shè)備、裝設(shè)旁煙道等方法，調(diào)節(jié)負荷，保持汽壓穩(wěn)定。(2) 汽溫的調(diào)節(jié)余熱鍋爐過熱蒸汽的汽溫調(diào)節(jié)與一般鍋爐的相同。由于過熱器積灰會影響過熱蒸汽的溫度，運行人員要及時清除過熱器管的積灰。(3) 余熱鍋爐并列運行時給

41、水的調(diào)節(jié)幾臺余熱鍋爐并列運行時，應(yīng)注意到余熱鍋爐的燃燒時不能由鍋爐運行人員主動調(diào)節(jié)的這一特點。(4) 輻射冷卻室出口和鍋爐出口排煙溫度的調(diào)節(jié)余熱鍋爐在運行當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)保持輻射冷卻室出口排煙溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)波動，這是保證余熱鍋爐和工藝設(shè)備運行安全的關(guān)鍵條件。1.5 水泥余熱發(fā)電的設(shè)備1.5.1 窯尾余熱sp爐和窯頭余熱aqc 爐aqc 余熱鍋爐：即窯頭鍋爐為立式，自然循環(huán)。由于冷卻機廢氣中粉塵粘附性不強，所以不設(shè)置清灰裝置。同時換熱管采用螺旋翅片管，大大增加了換熱面積,使得鍋爐體積大幅下降,降低了投資成本。同時，在 aqc 余熱鍋爐前端設(shè)置了高效沉降室，大大減輕了廢氣對aqc余熱鍋爐的磨損。sp

42、 余熱鍋爐：即窯尾鍋爐，它的設(shè)計有獨特之處：立式布置，機械振打，自然循環(huán)。整個鍋爐的振打形式為連續(xù)式，清灰較為均勻，同時設(shè)計有合理的灰斗，避免了因清灰原因造成廢氣中含塵濃度突然增大而引起風(fēng)機跳停。該鍋爐最具特點的地方是采用自然循環(huán)方式，省掉了二臺強制循環(huán)熱水泵，降低了運行成本，提高了系統(tǒng)可靠性。立式的結(jié)構(gòu)形式，在節(jié)約了占地面積的同時，也方便了廢氣管道的布置。ash 過熱器：其熱源是從窯頭篦冷機中部抽出的 550 左右的熱空氣、出口廢氣再并入aqc余熱鍋爐。1.6 余熱鍋爐技術(shù)特點1.6.1 ash過熱器的防堵 、aqc鍋爐的防磨進入ash過熱器的煙氣溫度波動幅度較大，若高于650以上時，煙塵軟

43、化熔融堵塞在ash過熱器的螺旋翅片管受熱面上，設(shè)計時在煙氣進口段采用了不易積灰的膜片管。aqc余熱鍋爐熱源來自水泥窯窯頭熟料冷卻機排出的廢氣，廢氣中含有較多的堅硬的熟料顆粒，如處理不當(dāng)，受熱面就會產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損。針對這種工況條件，在整個布置和設(shè)計中采取相應(yīng)有效措施：設(shè)計時選取適當(dāng)?shù)摹⑤^低的煙氣速度；鍋爐過熱器、蒸發(fā)器和熱水段換熱管均采用螺旋翅管，從而組織起更為有效的廢氣流場，加強換熱，并且能在較大程度上減輕磨損，延長檢修周期；同時設(shè)置導(dǎo)流和均流裝置，避免偏流和渦流，防止局部磨損，并在蛇形管彎頭處采用特制的蓋板遮蓋，保證鍋爐有較長的使用年限12。1.6.2 sp鍋爐采取有效的清除積灰措施由于進入

44、窯尾sp鍋爐的煙氣含塵濃度在120g/標(biāo)準(zhǔn)m左右,含塵量大,粒徑小,平均粉塵粒徑130m,特別容易引起受熱面積灰,甚至堵塞。在設(shè)計sp鍋爐時,選用清灰周期短、效果好的錘式機械振打清灰。振打錘布置在過熱器、蒸發(fā)器、省煤器每組受熱面的下部,通過振打桿與內(nèi)部受熱面管束相連。清灰周期為 1530秒,采用變頻調(diào)節(jié)。另外在熱力計算時,適當(dāng)增大受熱面裕度以補償積灰造成的影響,這樣可以降低清灰振打頻率,減輕蛇形管焊口的疲勞。1.6.3 采取有效的鍋爐密封防漏風(fēng)措施aqc鍋爐和sp鍋爐都有一定的負壓,尤其窯尾s p余熱鍋爐煙氣側(cè)負壓很大, 負壓值達6000 pa左右,如果密封措施做不好,大量冷空氣漏入爐內(nèi),會影

45、響到水泥窯的正常運行,降低鍋爐的產(chǎn)汽量。設(shè)計時,采用了輕型金屬護板爐墻,由型鋼組成框架,兩面貼鋼板,中間添加硅酸鈣保溫板,護板安裝時應(yīng)予滿焊。鍋爐受熱面采用整體內(nèi)掛式結(jié)構(gòu),并采用特殊的管子穿墻密封金屬膨脹節(jié)及專用的爐門裝置,振打裝置穿墻采用油浸盤根和特殊的橡膠圈密封措施。這樣,最大限度的減少爐墻漏風(fēng),降低鍋爐的散熱損失,提高了鍋爐的效率。2 方案設(shè)計和可行性論證2.1 熱力系統(tǒng)初步方案設(shè)計不同的水泥生產(chǎn)線,它的余熱資源不同,余熱資源的利用也不相同,需要根據(jù)水泥企業(yè)自身的水泥窯余熱特點和要求來進行余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計。本文所要設(shè)計的水泥窯低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)對應(yīng)的水泥生產(chǎn)線，對水泥窯的生產(chǎn)參數(shù)影響變化

46、不大，但是蒸氣壓力要求較高為3.82 mpa。由于第一代余熱發(fā)電技術(shù)的主蒸汽壓力在0.691. 27mpa以及傳統(tǒng)的第二代余熱發(fā)電技術(shù)的主蒸汽壓力在1.573.43 mpa,達不到技術(shù)要求。通過查閱資料，國內(nèi)新型第二代余熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來，大連易世達能源工程有限公司設(shè)計：主蒸汽參數(shù)1.573.82mpa次中壓或中壓-飽和溫度至450過熱蒸汽，窯頭熟料冷卻機兩個及兩個以上用于生產(chǎn)蒸汽的取廢氣口，窯頭設(shè)置獨立的過熱器，熟料冷卻機循環(huán)風(fēng)技術(shù)13。2.1.1 熱力系統(tǒng)方案設(shè)計（備 注：由于本次設(shè)計時間限制故此次設(shè)計只利用窯頭余熱）采用雙壓補汽系統(tǒng),兩爐一機,在冷卻機廠房及冷卻機電氣室之間露天布置a

47、qc余熱鍋爐，整個熱力系統(tǒng)分為高壓、低壓兩個汽水循環(huán)。低壓水循環(huán)是給水經(jīng)過低壓給水泵進入窯頭aqc鍋爐的低壓省煤器進行加熱，經(jīng)低壓省煤器加熱后的高溫水進入aqc鍋爐的低壓汽包，進入汽包內(nèi)的高溫水在鍋爐內(nèi)循環(huán)受熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽，進入汽輪機低壓缸；高壓水循環(huán)是給水經(jīng)過高壓給水泵進入窯頭aqc鍋爐的公共省煤器中進行給水預(yù)熱，預(yù)熱后的高溫?zé)崴徊糠诌M入窯頭鍋爐的高壓省煤器，另一部分進入窯尾鍋爐省煤器，進入兩爐內(nèi)的高溫水在鍋爐內(nèi)循環(huán)受熱，最終產(chǎn)生高溫過熱蒸汽，兩路過熱蒸汽匯集后進入ash過熱器過熱，然后送到汽輪機高壓缸，與進入汽輪機低壓缸的蒸汽共同做功。做功之后的蒸汽經(jīng)過凝汽器冷凝后形成凝結(jié)水重新參

48、與兩個水循環(huán)系統(tǒng)。2.1.2 窯頭取熱方式設(shè)計窯頭取熱即在不影響水泥熟料生產(chǎn)的情況下，從冷卻機熱端至冷端的某一或幾個部位進行抽氣，抽氣口如果靠近熱端,抽取的余熱煙氣溫度高、流量??；抽氣口如果靠近冷端，則抽取的余熱煙氣溫度低、流量大。本次設(shè)計利用熟料冷卻機中部排出的部分380以下廢氣設(shè)置一臺aqc余熱鍋爐、利用熟料冷卻機熱端排出的部分600以下廢氣設(shè)置一臺熟料冷卻機廢氣余熱過熱器（簡稱ash過熱器）、冷卻機尾部的剩余低溫余熱通過尾部排氣與窯頭余熱鍋爐出口的廢氣一起經(jīng)過電除塵設(shè)備后排入大氣中。冷卻機采用多級取廢氣方式，為電站采用相對高溫高壓主蒸汽參數(shù)及實現(xiàn)按廢氣溫度將廢氣熱量進行梯級利用創(chuàng)造條件；

49、設(shè)計獨立的熟料冷卻機廢氣余熱過熱器，也為調(diào)整控制主蒸汽參數(shù)創(chuàng)造條件。 圖2.1 新型第二代余熱發(fā)電系統(tǒng)2.2 窯頭余熱鍋爐設(shè)計aqc鍋爐則是利用冷卻機中部的中溫廢氣來進行動力回收，從而充分利用余熱資源。鍋爐為立式自然循環(huán)爐，帶汽包，爐膛內(nèi)設(shè)置過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、公共省煤器四部分。煙氣從冷卻機中部引出進入aqc鍋爐前，先通過了沉降室，減少了進入鍋爐的粉塵含量，降低了熟料顆粒對鍋爐受熱面的磨損，因此，aqc鍋爐受熱面使用螺旋翅片管，可增大換熱面積，強化換熱效果。2.2.1 過熱器過熱器是鍋爐中將一定壓力下飽和水蒸氣加熱成相應(yīng)壓力下的過熱水蒸氣的受熱面。過熱器由并聯(lián)的鋼管組成。在鍋爐負荷或其他工

50、況變動時，應(yīng)保證過熱溫度的波動處在允許的范圍之內(nèi)。在現(xiàn)代電站鍋爐中，蒸發(fā)過熱器是鍋爐的一個必備的重要部件，在很大程度上影響著鍋爐的經(jīng)濟性和運行安全。過熱器按傳熱方式可分為對流式、 輻射式和半輻射式三種。 由于本次設(shè)計的煙氣實質(zhì)為熱空氣，灰塵較少、溫度較低，輻射忽略，故采用對流式。關(guān)于受熱管束排列布置要經(jīng)過計算才能確定。2.2.2 蒸發(fā)器蒸發(fā)受熱面的作用是將飽和水加熱到相同壓力下的飽和蒸汽。在自然循環(huán)鍋爐中，蒸發(fā)受熱面的蒸發(fā)設(shè)備有汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱以及連接管道組成。其中汽包作用很重要，主要作用是與受熱面和連接管道相連接，增加鍋爐水位平衡和蓄熱能力，汽水分離和改善蒸汽品質(zhì)，裝有安全附件，保

51、證鍋爐的安全。水冷壁主要有光管和銷釘式。本方案采用光管。具體管束數(shù)和布置排列要經(jīng)計算才能布置。2.2.3 省煤器省煤器就是鍋爐尾部煙道中將鍋爐給水加熱成汽包壓力下的受熱面， 由于它吸收的是比較低溫的煙氣，降低了煙氣的排煙溫度，節(jié)省了能源，提高了效率，所以稱之為省煤器。鋼管式省煤器不受壓力限制，可以用沸騰式，一般有外徑為 32-51毫米的碳素鋼管制成。有時在管外加鰭片和肋片，以改善傳熱效果。鋼管式省煤器有水平布置的并聯(lián)彎頭管子組成（也稱蛇形管） 。省煤器具體的管束數(shù)與布置要根據(jù)計算結(jié)果確定。2.3 本章小結(jié)本章根據(jù)國內(nèi)最新余熱發(fā)電技術(shù)即窯頭熟料冷卻機有兩個用于生產(chǎn)蒸汽的取廢氣口，窯頭設(shè)置獨立的過

52、熱器，并進行方案論證，確定為本次設(shè)計的設(shè)計方案。3 設(shè)計計算3.1 設(shè)計參數(shù)3.1.1 窯頭aqc余熱鍋爐3.1.1.1 廢氣參數(shù)14廢氣流量 145000標(biāo)準(zhǔn) m/h入口溫度 350 含塵濃度 10 g/標(biāo)準(zhǔn) m出口溫度 100左右漏風(fēng)系數(shù) 1%廢氣成分 含塵空氣（78 20 1 1）3.1.1.2 蒸汽參數(shù)(1) 次中壓蒸汽段額定蒸發(fā)量 10 t/h額定蒸汽壓力 2.5 mpa額定蒸汽溫度 320 給水溫度 100 排污率 1%(2) 低壓蒸汽段額定蒸發(fā)量 4 t/h額定蒸汽壓力 0.2 mpa額定蒸汽溫度 160 給水溫度 40 排污率 1%(3) 熱水段出水量 34.12 t /h出水

53、溫度 100 進水溫度 40 排污率 1%3.1.2 窯頭ash過熱器3.1.2.1 廢氣參數(shù)廢氣流量 36400標(biāo)準(zhǔn) m/h入口溫度 550 出口溫度 370 含塵濃度 10g/標(biāo)準(zhǔn)m廢氣阻力 250 pa漏風(fēng)系數(shù) 1%3.1.2.2 蒸汽參數(shù)額定蒸汽壓力 3.82 mpa額定蒸汽溫度 450 過熱蒸汽量 32 t/h3.1.3 流量分配本aqc余熱鍋爐與窯尾余熱鍋爐配合使用，aqc余熱鍋爐高溫過熱器輸出的10t/h過熱蒸汽和窯尾過熱器輸出的相同參數(shù)的22t/h的過熱蒸汽合并輸入到ash過熱器中進行過熱，然后送到汽輪機高壓缸。3.2 熱力及結(jié)構(gòu)計算3.2.1 ash過熱器3.2.1.1 煙氣量和焓的計算煙氣量按下式計算： nm/h式中 -總的煙氣量 nm/ h -進入余熱鍋爐的煙氣量 nm/ h -漏風(fēng)系數(shù) -吹灰介質(zhì)容積nm/ h（此處采用間斷時吹灰，故吹灰介質(zhì)容積可忽略不計） -輔助燃料裝置生產(chǎn)煙氣量nm/ h（余熱鍋爐無輔助燃料， 故=0）故總煙氣量 nm/ h 總煙氣的焓公式: 式中 -總的煙氣焓 kj/m -煙氣的焓kj/m -