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1目录第一章余热发电发展史及基本工艺流程………………3第一节水泥余热发电发展史……………………………………3第二节水泥余热发电技术发展史………………………………5第三节余热发电基本工艺流程…………………………………6第二章余热锅炉设备及运行………………………………9第一节余热锅炉的分类……………………………………………9第二节余热锅炉设备的构造和功能………………………………9第三节余热锅炉的工作原理………………………………………15第三章余热发电系统常见事故应急操作规程…………171、锅炉发生汽水共腾时的具体操作过程…………………………172、锅炉缺水时具体操作……………………………………………183、锅炉满水时具体操作……………………………………………204、锅炉承压部件的损坏具体操作过程……………………………215、发电系统全线失电时应急操作…………………………………22第四章余热发电管理制度…………………………………24一、总则………………………………………………………………242二、职责分工…………………………………………………………24三、运行操作、设备检修与维护………………………………25四、锅炉、汽机发电机组、化水系统的管理………………………27五、考核………………………………………………………………28六、附则………………………………………………………………28附件一、窑及余热发电系统运行控制指导原则………………………28附件二、发电系统运行规程及制度名录………………………………313第一章余热发电发展史及基本工艺流程第一节水泥余热发电发展史我国是世界水泥生产大国，据中国水泥协会统计，2006年，我国水泥产量为12.2亿吨，约占全球水泥产量的40%。但我国水泥工业却“大而不强”，突出问题是耗能高、污染重。在工业生产中使用的各种炉窑，都耗用大量的燃料，但它们的热效率都很低，一般只有30%左右，大部分热量都被高温烟气、炉渣和高温产品带走。随着工业的发展，科学技术水平的不断提高，余热利用对节约能源、改善劳动条件、增加生产、降低生产成本等方面起着越来越重要的作用，已成为工业生产不可分割的组成部分。在近几十年中，世界各国对余热利用进行了一些研究工作，但发展一直不快，其原因除了对余热利用重视不够之外，更主要的是没有掌握好它的规律。60年代以来，世界各国余热利用技术发展很快。我国目前余热利用的现状，与世界先进水平相比还有很大的差距，大部分余热尚未被利用。在当前能源供应紧张的形势下，大力开展回收余热的工作已显得极为重要。我国在水泥工业生产中，利用水泥回转窑尾部的余热进行发电，对降低生产成本，节约能源方面已积累了不少经验。在新建的水泥厂中均已考虑到对余热的利用，进行统一规划，收到的效益十分可观。在能源消耗方面，我国一吨水泥的平均综合煤耗约为159kg（标准煤），而国际先进水平约为110kg，仅此一项，我国水泥工业每年多消耗的煤炭约为5000万吨。与此同时，由于节能技术、装备水平的限制和节能意识的影响，在水泥生产过程中，仍有大量的中、低温废气余热资源未能被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。在新型干法水泥企业，由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃以下的废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗能的30%，造成巨大的能源浪费，在我国能源日益紧张、环境负荷不断加重的情况下，迫切需要改变这一状况，切实提高能源的综合利用效率，开发利用水泥生产过程中的废气余热资源，实现4变废为宝将受到各方面的高度重视。纯低温余热发电技术，即是在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置——余热锅炉将窑头、窑尾排出大量低品的废气余热进行回收换热，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能——机械能的转换，再带动发电机转化成电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷。从而不仅大大提高了水泥生产过程中能源的利用水平，对于保护环境，提高企业的经济效益，提高产品的市场竞争力，起到巨大的促进作用。同时该项技术的开发应用，完全符合我国的可持续发展战略。从国家的产业政策来看，早在此1996年国力院曾以国发【1996】36号文批转国家经贸委等部门《关于进一步开发资源综合利用意见》的通知，《通知》明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料及煤层气，生产电力、热力的企业，其单机容量在500kw以上，符合并网条件的，电力部门都应允许并网……，单机容量在（含12MW）以下的综合利用电厂，不参加电网调峰……”。《国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大项目和示范项目以及现役火电厂脱硫设施设备选项目的通知》（发改办环资【2004】906号），明确重点支持钢铁、有色石油石化、化工、建材等高耗能行业节能技术改造，水泥中、低温余热利用就列入其中。可见，利用水泥余热进行发电，国家在政策和法规上是扶持和大力提倡的，该技术的开发应用完全符合国家的产业政策。新型干法水泥生产技术在我国经历了一个逐步完善提升的发展过程。近年来，新型干法水泥生产技术在应用中不断提升，尤其是海螺集团，在工艺系统优化、自动控制、投资成本、生产规模、劳动生产率和环境保护等生产技术和装备方面，已赶上甚至领先国际先进水平，只是在可燃废料替代率和生产用电自供率方面，与发达国家相比，还存在一定的差距。近两年来，我国经济发展水平持续高扬，电力需求增长迅猛，电力供应紧张，国家对工业企业节能提出了更高的要求，尤其是对高耗能产业，要求最大限度地回收利用余热，降低能耗，节约能源，实现经济可持续发展战略。因此，随着水泥市场竞争的日益激烈与残酷，充分利用窑系统排放废气进行余热发电，提高工厂生产用电自供率降低水泥生产成本，提高产品的竞争力，从而占领和扩大水泥市场份额，保持企业可持续发展，是大型水泥企业当前及今后可供选择的技术之一。5第二节水泥余热发电技术发展史一、水泥熟料生产过程的热能利用众所周知，水泥厂是耗能大户，在其熟料形成及粉磨的生产过程中要消耗大量的能源，同时也产生大量的含有相当多热能的废气，这些废气除一部分用来原料烘干、原煤烘干外，其余全部排放到大气之中。随着时代的发展和技术的进步，在现代的大型水泥生产企业中，一般都采用带四级或五级悬浮预热器的窑外分解新型干法生产工艺来生产水泥熟料。就能源利用率而言是大大的提高了，但是，仍然不可避免地有大量的能源流失。我们来看水泥生产的三个主要工艺过程的能源消耗分配情况，生料粉磨占总能源的3.4%，熟料煅烧占总能源的92.6%，熟料粉磨占总能源的4.0%被废气带走，在带走的废气中的热能，除一小部分在原料烘干中加以利用外，其余大部分排入大气之中。也就是说，在熟料生产过程中，通过窑头燃烧喷的40%煤粉和在分解炉中喷的60%煤粉，全部燃烧所产生的热量为100%，则用于熟料煅烧热量仅占60%，其余的40%的热能随废气排到大气中；所以，在水泥厂的生产过程中排放废气中余热未回收之前，可以这样说，水泥厂既是能源耗大户，又是能源浪费大户。二、纯低温余热发电技术新型干法水泥生产线配套应用的纯低温余热发电技术，是在不提高水泥生产过程中能耗指标前提下，完全利用水泥煅烧过程中产生的余热进行回收，最大限度的提高水泥生产过程中热能的利用率，与此同时，配置纯低温余热发电系统，将对原有水泥工艺系统不产生影响，当两个系统接口设计合理，将融合成为一个更优的大系统。因此纯低温余热发电技术在新型干法水泥生产线配套应用，具有十分广阔的推广应用前景。第三节余热发电基本工艺流程一、水泥余热发电的工艺流程从余热发电的工艺流程图我们可以看出，整个系统设置是：一台PH锅炉，6一台AQC锅炉，一台闪蒸器及锅炉给水系统，一套汽轮机发电机及其冷却水系统，水泥工艺线的设备不作大的改动。1、含中低温余热废气的工艺流程1.1PH锅炉部分：在预热器的废气出口的总管上开孔，用管道将开口处与PH锅炉的入口进行连接；管道的入口处设置一台挡板（编号490），在预热器的废气的总管开孔下部设置一台挡板（编号491），PH锅炉废气的出口用管道连接至窑尾风机入口。一台档板设置在废气管道中间（旁路档板编号492）。当PH锅炉具备升温条件时，打开491，打开490挡板，关闭492。这样，预热器出口的350℃的废气被引入PH锅炉，先通过炉内的过热器、蒸发器后，尚有250℃左右的废气由窑尾风机抽出，一部分用来烘干生料与煤，另一部分经过增湿塔及窑尾电收尘后排入大气之中。1.2AQC锅炉部分：在熟料冷却机的中部左右处开口，用管道把开口处与AQC锅炉前端的沉降室入口连接。在沉降室入口前设置一台挡板（编号390），沉降室出口用管道连接至AQC锅炉入口，锅炉出口处设置一台档板（编号391），用管道连接至篦冷机到电收尘入口间管道上，篦冷机尾部与电收尘的管道上设置一台档板（旁路档板编号392）。当AQC锅炉具备升温条件时，打开391，打开390挡板，同时关闭392挡板，篦冷机内的360℃的废气被引入AQC锅炉，先后通过炉内的过热器、蒸发器及省煤器，出口废气温度为90℃左右，由窑头风机抽出排入大气。2、锅炉水的工艺流程7余热电站的热力循环是基本的蒸汽动力循环，既汽、水之间的往复循环过程。蒸汽进入汽轮机做功后，经凝汽器冷却成凝结水，凝结水经凝结水泵升至常压与闪蒸器出水汇合，通过锅炉给水泵升压进入AQC锅炉省煤器进行加热，经省煤器加热后的高温水分三路分别送到AQC炉汽包，PH炉汽包和闪蒸器内。进入两炉汽包内的水在锅炉内循环受热，最终产生一定压力的过热蒸汽作为主蒸汽送入汽轮机做功，进入闪蒸器内的高温水通过闪蒸原理产生一定压力的饱和蒸汽送入汽轮机后级起辅助做功作用。做过功后的乏汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与热力循环。生产过程中的消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水经补给水泵打入凝汽器下方的热井内。锅炉水是整个余热发电炉机内部的循环水。这样锅炉水经历了一个水蒸汽水的工艺过程。3、蒸汽的工艺流程3.1进入AQC锅炉汽包的水，由汽包底部的管道引入锅炉的蒸发器，蒸发出的饱和蒸汽再进入锅炉的汽包，经过汽水分离后送入锅炉的过热器，成为350℃过热蒸汽进入蒸汽主管道。3.2进入PH锅炉汽包的水，由汽包底部的管道引入锅炉循环泵，通过强制循环，将汽包内的水送入蒸发器，蒸发出的饱和蒸汽再进入锅炉汽包，经汽水分离后送入锅炉的过热器，成为330℃过热蒸汽进入蒸汽主管道。3.3AQC锅炉的350℃过热蒸汽与PH锅炉的330℃过热蒸汽并汽后，进入主8蒸汽母管，通过主蒸汽切断阀和调节阀，进入汽轮机做功。3.4闪蒸器将AQC锅炉的省煤器送来的热水，闪蒸成饱和蒸汽，进入汽轮机的末级辅助做功。主蒸汽进入汽轮机做功后，乏汽进入凝汽器冷凝成水，并进入凝汽器的热井。水蒸汽水的工艺过程中，将损失一部分水，根据凝汽器热水井的水位，由纯水泵将纯水箱内的纯水打入热水井进行补充。二、热力系统整个热力系统设计力求经济、高效、安全，系统工艺流程是由两台高效余热锅炉AQC、PH锅炉，一台闪蒸器和一套汽轮发电机组组成，辅之以冷却水系统、纯水制取系统、锅炉给水系统及锅炉粉尘输送系统。余热锅炉内进行热交换产生压力、温度、额定蒸发量的过热蒸汽通过汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电力。1、采用凝汽式混汽汽轮机。凝汽式是指做过功的蒸汽充分冷凝成凝结水，重新进入系统循环，减少系统补充水量。混汽式是指汽轮机除主蒸汽外，另有一路低压饱和蒸汽导入汽轮机做功，从而提高汽轮机的相对效率，提高发电机输出功率。2、设置具有专利技术、高热效率的余热PH锅炉，采用特殊设计的机械振打装置进行受热面除灰，保证锅炉很高的传热效率。3、应用热水闪蒸技术（高压热水进入低压空间瞬间汽化现象），设置一台闪蒸器，一方面将闪蒸出的饱和蒸汽导入汽轮机做功，进一步提高汽轮机的做功功率；另一方面形成锅炉给水系统循环，可以有效的控制AQC炉省煤器段出口水温，保证锅炉给水情况稳定。4、由于PH出口废气还要用于原料和煤烘干，所以PH锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，控制出炉烟温在250℃左右，仍可满足水泥生产线工艺需要。5、采用热水闪蒸自除氧结合化学除氧的办法进行除氧，不另设除氧器，减少