简析水泥纯低温余热发电工程
冶金能源
ＥＮＥＲＧＹＦＯＲＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖ０１．２９
Ｎｏ．３
Ｍａｙ．２０１０
简析水泥纯低温余热发电工程
柴玉梅１
王峰２
（１．辽宁科技大学电子与信息工程学院，２．中冶北方工程技术有限公司热电分公司）
摘要介绍了某４０００ｔ／ｄ新型干法水泥熟料生产线纯低温余热发电工程。阐述了水泥纯低
温余热发电系统的工艺流程，分析了该工程带来的经济、社会及环境效益，展望了水泥纯低
温余热发电工程的发展前景。关键词锅炉余热发电经济效益
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ
ｐｒｏｊｅｃｔ
ｏｆｐｕｒｅｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｔｅｈｅａｔｐｏｗｅｒ
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｌａｎｔｉｎｃｅｍｅｎｔｉｎｄｕｓｔｒｙ
ＣｈａｉＹｕｍｅｉｌ
ＷａｎｇＦｅｎ９２
（１．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ，
２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｂｒａｎｃｈａｎｄ
ｆｏｒＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒ
Ｐｒｏｊｅｃｔ，
ＮｏｒｔｈｅｒｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅｐｕｒｅｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＭＣＣ））
ｉｎｔｈｅ
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ｈｅａｔｐｏｗｅｒ
Ｗ８８
ｐｒｏｊｅｃｔｄｒｙｐｒｏｃｅｓｓ
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ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆ４０００ｔ／ｄｐｅｍｔｕｒｅｏｆｔｈｅ
ｗａｓｔｅ
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ｗａｓｔｅ
ｐｒｏｊｅｃｔ
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ｅｃｏｎｏｍｉｃ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ｂｅｎｅｆｉｔ
水泥工业是个传统的高能耗行业，近年来，
随着新型干法水泥技术的推广，水泥生产工艺得到了较大的提升，但是废气余热未得到较好利用。如何挖掘节能潜力、降低能耗和产品成本、取得较好的经济效益，已成为各大中型水泥企业的当务之急。
随着纯低温余热发电技术的日益成熟，它越来越受到人们的高度重视。纯低温余热发电技术是利用中低温的废气通过余热锅炉来产生低品位蒸汽，推动低参数的汽轮机组做功发电。目前我国水泥工业纯低温余热发电技术，其热力系统主要有三种模式，即单压系统、复合闪蒸系统及双压补汽系统。文章对某４０００ｔ／ｄ新型干法水泥熟料生产线纯低温余热发电工程的技术可行性、经济效益、社会效益以及环境效益进行了科学地分
析和论述。ｌ工艺流程
水泥纯低温余热发电系统主要由烟气系统和热力系统两部分组成，其工艺流程如图ｌ所示。烟气系统主要由窑头ＡＱＣ余热锅炉和窑尾ｓＰ余热锅炉组成。
（１）窑头ＡＱＣ余热锅炉
窑头ＡＱＣ余热锅炉废气流程采用上进侧出，废气流速５～６ｍ／ｓ，废气阻力小于８００Ｐａ，受热面形式为螺旋鳍片，循环方式为自然循环。
窑头ＡＱＣ余热锅炉废气含尘浓度较低，并且粉尘性质为水泥熟料颗粒，对受热面的吸附性差，因此不设清灰装置。
窑头箅冷机中部的废气（约３６００Ｃ）经沉降室沉降，将烟气的含尘量由３０９／ｍ３降至８一
收稿日期：２００９—１２—２１
柴玉梅（１９７８一），讲师；１１４０４４辽宁省鞍山市。
ｌＯｇ／ｍ３后进入ＡＱＣ炉，热交换后进人收尘器净化达标后，与熟料冷却机尾部的废气汇合由引风
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却水
图ｌ水泥纯低温余热发电系统的工艺流程
机经烟囱排入大气。
③除氧系统为保证锅炉给水除氧可靠性，（２）窑尾ＳＰ余热锅炉
设置一台５０ｔ／ｈ的真空除氧器，水箱容积２０ｍ３。
窑尾ＳＰ余热锅炉废气流程采用上进侧出，
④轴封系统为了减少汽轮机汽缸两端漏气废气流速６—７ｍ／ｓ，废气阻力小于８００Ｐａ，受热损失，在轴伸出汽缸的部位均装有轴封，分别为面形式为膜式壁换热，循环方式为自然循环。
前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齿
窑尾ｓＰ余热锅炉由于废气含尘浓度较高，
型迷宫式。设置一台轴封加热器，轴封漏汽用于并且粉尘较细，对受热面的吸附性较强，采用机加热汽机凝结水。
械振打方式连续清灰。
⑤疏水系统为避免汽轮机启动、停机或低
出窑尾一级筒的废气（约３３００Ｃ）经ＳＰ炉负荷运行时，管道、阀门等部件中集聚的凝结水换热后温度降至２２５℃左右，由窑尾高温风机送进入汽轮机引起水击，将汽轮机自动主汽阀前后至原料磨烘干，经除尘器净化后达标排放。
疏水、阀杆疏水、汽轮机前后汽缸、轴封供汽管（３）热力系统
疏水，引至疏水膨胀箱。全厂疏放水系统拟定设热力系统主要由主蒸汽、给主水、除氧、轴置一台疏水扩容器、二台疏水箱及二台疏水泵。封、疏水、凝结水、真空、循环冷却水和排污系热力设备和管道疏放水，全部排至疏水箱。疏水统等部分组成。
经两台疏水泵（一台运行，一台备用）升压后，①主蒸汽系统窑头、窑尾锅炉产生的Ｉ段
送至除氧器。
蒸汽在汽机房内的母管中合并，经过隔离阀至主
⑥凝结水系统汽机的凝结水，经凝结水泵汽门，再经调节阀进入汽轮机做功。做完功后的
升压后进入轴封加热器加热后再进除氧器。在凝乏汽进入凝汽器凝结为水，经凝结水泵、除氧结水泵出口母管上设有凝结水再循环管路，以保
器、给水泵送回锅炉。汽轮油泵、汽封加热器、证凝汽器热井水位。每台汽机设置二台凝结水均压箱所需新蒸汽的管道，连接在主蒸汽主汽阀泵，一用一备。
前，为防止汽封加热器喷嘴堵塞，汽封加热器前⑦真空系统汽机抽真空系统采用射水抽气
蒸汽管道上装有滤汽器。
方式，射水泵从射水箱吸水后加压进入射水抽气②给主水系统除氧水箱出水至低压给水母器，抽气器通过侧面接口与凝汽器连接将凝汽器管，给水泵加压后将给水送至高压给水母管，再中的气体抽出。每台汽轮机配一套射水抽汽器，从高压母管接给水管道送至ＡＱＣ余热锅炉的热
每台汽机设置二台射水泵，一台运行，一台备用。
水段。全厂设置两台电动给水泵，一用一备。给
⑧循环冷却水系统汽轮机的凝汽器、冷油
水泵出口设置给水再循环管。
器及发电机的空冷器冷却水采用循环水。冷却采
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用机力通风冷却塔循环系统，其补充水来自工业水。另外凝汽器设置一套胶球清洗装置。
⑨排污系统采用一级连续排污系统。设置
一台连续排污扩容器和一台定期排污扩容器。连排排污水排人定期排污扩容器，同时设有切换至定排排污母管的旁路。锅炉定期排污排至定排，扩容后再排人排污降温池。２工程投资与收益情况分析
（１）工程投资估算
建设规模为ｌ×７．５ＭＷ汽轮发电机组配窑
头ＡＱＣ余热锅炉和窑尾ｓＰ余热锅炉。其静态投
资６０６９万元，单位投资８０９２Ｙｒ＿／ｋＷ，其中基本预备费用为１７７万元。
（２）经济效益
①资金筹措由建设单位自筹资金２１２４万元、贷款３９４５万元投资建设。
②成本与费用生产成本由动力费、工资、折旧费、修理费及其他制造费用组成。固定资产采用综合折旧法，按１５年提取折旧，固定资产残值率５％，修理费率２．５％。财务费用由固定
资产投资利息及流动资金贷款利息组成。
③电价取定根据国家有关规定，上网电价
定为０．５８形ｋｗｈ，估算工程经营期内的全部投资内部收益率。上网电价为０．５８形ｋ矾（含
税）时，测算全部投资内部收益率。
④销售收入项目年发电量４９１８万ｋ矾。
经济评价采用含税方法计算，收入及成本各项均
为含税值，达产年销售收入２６５３万元。
综上所述，ｌ×７．５ＭＷ水泥纯低温余热发电工程的主要技经指标如表ｌ所示。由经济指标可知，该项目投资财务内部收益率（所得税后）２４．８４％，远高于五年期以上银行贷款利率，年
平均利润总额１５９６万元，年平均税后利润１１９７万元。项目投资回收期４．９８年，各项经济指标均较好，效益很好。
（３）环境效益
项目实施后每年可节省标准煤约１．６７万ｔ
（按电网平均供电煤耗３６６９／ｋ矾计算）；减少温
室气体ＣＯ：排放量约４．３万ｔ（与同发电量的燃
煤锅炉相比）；减少气体ＳＯ：排放量。该项目完
表１主要技术经济指标
全利用水泥生产过程中产生的废气余热作为热源，整个工艺过程不烧煤，对环境不造成污染。
这对减少温室效应、保护生态环境起着积极的促
进作用。其次，拟建项目的实施可大大减少窑
头、窑尾电收尘器出口的粉尘排放量。现场实测
已投产４０００ｔ／ｄ熟料生产线余热发电项目实施后粉尘浓度监测结果表明：窑头、窑尾的粉尘排放浓度将有所降低，正常生产期窑头、窑尾粉尘浓度可控制在５０ｍｇ／ｍ３以内，这不仅可以减少对环境空气的污染，还可以通过回收水泥尘给企业增加经济效益。３结语
水泥纯低温余热发电项目，从技术上看，技术成熟，设备已全部国产化，国内已经积累了一定的建设和运行经验；从经济上看，有着较好的
盈利能力和一定的抗风险能力，各项经济指标合
理；从环境上看，生产过程中不会产生任何新的环境污染，同时废气温度降低，可提高收尘效益，减少对厂区及周边地区的环境污染，具有良好的环境效益。有理由相信，作为一个利废、节能并具有良好社会效益与经济效益的项目，水泥纯低温余热发电工程具有美好的发展前景。
万■编辑