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余热发电工程

晨怡热管 2009-5-4 22:24:30
一.概况

在钢铁、水泥等工业企业每天都向外排放大量的中低温烟气、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。传统的余热回收系统是把这些热能转化为热空气、热水或蒸汽,供生产或生活需要。但是这种热能利用方式,往往受制于企业的生产条件,很多情况并不能将这些热能充分利用。低温余热发电技术将这些低品质的热能直接转化为使用方便、输送灵活的电能,不仅建厂投资成本低,而且经济效益显著,为大型企业余热回收利用,节能降耗找到了一条行之有效的途径和方法。

二.余热发电技术

朗瑞公司与多家大学和研究所合作,研发了具有自主知识产权的余热发电技术和成套设备,在水泥、钢铁、电厂等行业积累了较多的余热发电设计和总承包业绩。

余热发电的基本过程如下:

 

通过余热回收装置——余热锅炉将工业生产中排出的废气余热进行回收换热,产生过热蒸汽或饱和蒸汽推动汽轮机实线热能——机械能的转换,再带动发电机发出电能,并供给工业或生活中的用电负荷。

典型的水泥行业低温余热发电系统流程图如下图所示:

 

整套系统由八部分组成。

1. 余热锅炉,余热锅炉包括窑尾PH锅炉和窑头AQC锅炉,余热锅炉回收水泥窑头和窑尾的废气余热产生过热蒸汽或饱和蒸汽。

2.汽轮机发电机组,汽轮机多采用多级补汽凝汽式汽轮机,利用压力参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽导入汽轮机做工。发电机为三相交流同步发电机,采用同轴交流无刷励磁或静止可控硅励磁方式。

3.汽轮机排汽通过凝汽器冷凝成凝结水,经凝结水泵增压,通过管道进入汽封凝汽器加热,加热后的凝结水再通过管道与闪蒸器下降管来水汇合,作为锅炉给水泵进口给水经锅炉给水泵增压后通过锅炉给水管道送往AQC锅炉省煤器,提高锅炉给水温度后作为余热锅炉的给水。

4.循环冷却水。循环冷却水系统的作用主要是为凝汽器及其他冷却设备提供冷却循环用水,系统包括冷却水泵和一套机械强制通风立式冷却塔及相应的冷却水管道等根据实际需要,也可以采用自然通风逆流双曲线型冷却塔。在水资源缺乏的地区,也可以采用风冷凝汽技术。

5.化学水处理。化学水处理装置一般是采用离子交换方式来置换出原水中的阴阳离子,形成软化除盐水,作为发电系统的补充水。

6.DCS集散控制系统。 余热发电机组采用先进、成熟的集散控制系统 (DCS)进行控制、监视。

7.汽轮机综合控制系统。DEH控制系统的主要是控制汽轮发电机组的转速和功率,以满足安全供电的要求。系统具有转速控制回路、电功率控制回路、主汽压控制回路、超速保护回路等基本控制回路以及同期、调频限制、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。

8.接入系统主接线。余热发电站发出的电能一般是并网但不上网,自发自用发电机发出的电能通过水泥工厂的总降压变电所向水泥生产的设备提供电能。

我公司余热发电系统的优点:

1.热力系统采用闪蒸技术与其它类型热力系统相比多回收低品味热能20—30%。闪蒸出的饱和蒸汽可“补汽”到汽轮机,提高汽轮机做功功率锅炉可以充分地吸收锅炉低品味热能。                                       

2.高效的卧式余热锅炉,余热锅炉受热面采用H型鳍片,不易积灰,特有的机械振打清灰装置,锅炉换热效率提高8 -10%。

3.以热定电的低参数多级补汽凝汽式汽轮机装备技术

为了充分回收大量低品味的热能,选择最佳的热力系统参数,和汽轮机供应商共同开发了低参数的多级补汽凝汽式汽轮机设备。汽轮机的通流部分、主调节阀及补汽口等部分蒸汽流经的部位进行全面系统设计采用三维技术优化设计叶片的叶型,具有良好的变工况适应性能。

4.智能化集散控制系统。集散控制系统采用国际知名公司硬件和系统软件,在设计时充分考虑到系统的目的性、先进性、实用性、安全合理性和规范化,能够结合工艺的实际情况,采用先进控制思想,选取最优算法,系统控制、调节、操作简练,工艺流程直观,信息量充分,控制方案规范明确。

5.与水泥、冶金行业工艺无缝结合,不影响原有生产线的生产运行。

项目案例:

某水泥厂5000t/d水泥熟料干法生产线配套纯低温余热发电系统,年运行时间7000h,年发电量5411×104kWh,年供电量4924×104kWh, 按大型火电厂发电效率为0.383kg标准煤/kWh计算,年节约标准煤18859t,每年减少CO2排放量47148t,计算吨熟料发电量33.7 kWh。项目投产后,可以取得良好的经济效益,全投资财务内部收益率19.57%,全部贷款偿还期仅为投产后3.83年,项目经济效益显著。

 

管道

发电机组

发电机组

发电机组

蒸汽管道

外部示意图

发电流程

发电机组

 

 

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