目前，根據(jù)中國水泥行業(yè)的實際情況，華效資源正在設(shè)計、制造和建設(shè)的水泥窯余熱發(fā)電項目中，以2500t/d和5000t/d水泥窯為例，其發(fā)電能力如下： 
　　1、5000t/d水泥窯，按照目前的一般實際運行狀況，根據(jù)實際測量的余熱參數(shù)，設(shè)計裝機10000kW發(fā)電系統(tǒng)，實際發(fā)電能力在9000～11000kW之間。 
　　2、2500t/d水泥窯，按照目前的一般實際運行狀況，根據(jù)實際測量的余熱參數(shù)，設(shè)計裝機5000kW發(fā)電系統(tǒng)，實際發(fā)電能力在4500～5500kW之間。  對于具體的項目要根據(jù)實際的參數(shù)標定，而后單獨設(shè)計余熱發(fā)電系統(tǒng)和主設(shè)備。

　閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)簡介

1、閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)概述 
　　　閃蒸發(fā)電技術(shù)是一種能最大限度地利用中、低溫余熱的純余熱利用發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)主要以200℃～500℃的低溫廢氣作為熱源，通過余熱鍋爐生產(chǎn)出過熱蒸汽和一定量的飽和水，將常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)無法利用的部分低品位低溫?zé)崮?，通過閃蒸系統(tǒng)生產(chǎn)出飽和蒸汽，與過熱蒸汽一起進入多參數(shù)汽輪機作功發(fā)電，從而增加余熱發(fā)電功率，因此此技術(shù)一般可比常規(guī)技術(shù)多發(fā)電10～30%左右。同時，因為增加了閃蒸回路，使得該系統(tǒng)具有平衡和吸收不穩(wěn)定熱源發(fā)生的參數(shù)變化，保證發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運行，也對原工藝系統(tǒng)(例如水泥窯系統(tǒng))起到了平衡穩(wěn)定的作用。華效資源有限公司是國內(nèi)唯一擁有閃蒸發(fā)電技術(shù)的公司。 
2、閃蒸復(fù)合發(fā)電的主要技術(shù)特點： 
　　閃蒸復(fù)合發(fā)電技術(shù)可最大限度地利用200℃以上的低品位余熱；  余熱利用率80%左右，最終廢氣排出溫度可控制在90℃以下；比常規(guī)余熱發(fā)電技術(shù)效率高10～30%左右； 
　　閃蒸系統(tǒng)對余熱源參數(shù)大幅度變化具有較強的適應(yīng)性； 
　　閃蒸工藝和主設(shè)備完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，所開發(fā)的多進汽閃蒸汽輪機達到國際同等技術(shù)水平，經(jīng)過兩個實際項目的運行效果良好。水泥窯余熱鍋爐的排灰除塵能力強，換熱效率明顯高于其他類型的鍋爐。 
　　經(jīng)濟效益明顯，一般項目都在2～4年收回投資。屬純余熱利用技術(shù)，不增加任何對環(huán)境污染因素，社會效益高。  
 
3、帶調(diào)節(jié)回路的閃蒸余熱發(fā)電工藝原理 
　　閃蒸余熱發(fā)電工藝技術(shù)，具有熱利用率和發(fā)電效率高、能平衡余熱熱源大幅度的不穩(wěn)定波動的特點。這是通過獨特的閃蒸回路和閃蒸主動調(diào)節(jié)組合控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，其原理就是利用閃蒸技術(shù)對大幅波動的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)進行主動調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)（鍋爐）吸收大量波動的煙氣余熱后，利用閃蒸技術(shù)僅產(chǎn)生少量蒸汽的原理，大大減小了對閃蒸余熱發(fā)電系統(tǒng)的擾動，保證余熱發(fā)電系統(tǒng)平穩(wěn)運行。 
帶可調(diào)節(jié)閃蒸系統(tǒng)的余熱發(fā)電工藝系統(tǒng)主要由鍋爐(1和6)、閃蒸器11、閃蒸汽輪機12、發(fā)電機13、凝汽器14、水泵(15和16)、閃蒸主動調(diào)節(jié)組合控制器17和相應(yīng)的專家管理自控軟件等組成?？蓱?yīng)用于多熱源系統(tǒng)或單熱源系統(tǒng)，可以用于立式鍋爐或臥式鍋爐。 
　　下圖為帶可調(diào)節(jié)閃蒸系統(tǒng)的多熱源的余熱發(fā)電工藝系統(tǒng)示意圖。如圖所示，所述多熱源系統(tǒng)由一臺立式鍋爐1、一臺臥式鍋爐6和一套由汽輪機12和發(fā)電機13組成的汽輪發(fā)電機組組成。所述立式鍋爐1中的省煤器2的出口之一接至 




　　本鍋爐1的汽包5，通過蒸發(fā)受熱面3及過熱器4后的過熱蒸汽引入汽輪機12，帶動發(fā)電機13做功發(fā)電。省煤器2的出口之二接至臥式鍋爐6的汽包10，通過水泵9和蒸發(fā)受熱面7及過熱器8后的過熱蒸汽匯同過熱器4中的過熱蒸汽一同引入汽輪機12帶動發(fā)電機13做功發(fā)電。省煤器2的出口之三經(jīng)閃蒸主動調(diào)節(jié)組合控制器12接至閃蒸器11。閃蒸器11出口的閃蒸汽接入汽輪機12，帶動發(fā)電機13發(fā)電，閃蒸器11下方出口的水匯同從汽輪機12的排汽與經(jīng)凝汽器14進入凝結(jié)水泵15的水共同進入給水泵16，供給立式鍋爐1中的省煤器2進行循環(huán)。閃蒸主動調(diào)節(jié)組合控制器（17）的專家管理系統(tǒng)軟件通過對各相關(guān)數(shù)據(jù)的處理由控制器調(diào)節(jié)，達到對系統(tǒng)主動調(diào)節(jié)的目的。

2.1.3高效和平衡是閃蒸系統(tǒng)的兩大特點
　　蒸汽/熱水閃蒸復(fù)合發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于水泥生產(chǎn)工藝更為有利，因為窯頭余熱氣體成分近似于空氣，SOx組份可忽略不計，不存在低溫腐蝕問題，可以將鍋爐排氣溫度控制在90℃左右，這樣就實現(xiàn)了最大限度地利用能量的目標。因此，閃蒸發(fā)電系統(tǒng)比一般單壓發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量提高10～30%，經(jīng)濟效益可觀。 
　　閃蒸系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是，由于水泥窯運行時窯頭排氣余熱溫度（窯頭余熱鍋爐入口煙氣溫度）波動，閃蒸系統(tǒng)可以通過主動調(diào)節(jié)組合控制器17(如系統(tǒng)圖1)及閃蒸器11及回路系統(tǒng)，調(diào)節(jié)窯頭余熱鍋爐給水量保證省煤器不會產(chǎn)生汽化，同時最大限度吸收余熱。在保證主動適應(yīng)水泥窯熱工狀況的波動的同時，通過閃蒸系統(tǒng)起到緩沖作用，對水泥窯篦冷機出口風(fēng)溫波動有明顯的穩(wěn)定作用，大幅降低了窯頭排風(fēng)機入口風(fēng)溫的波動，對水泥窯的正常運行起到了很好的輔助作用。 

2.1.4 閃蒸余熱發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)門檻 
　?、佟⑷A效資源利用自己的經(jīng)驗和設(shè)計軟件等自有技術(shù)，聚集電廠工藝設(shè)計(電力設(shè)計院)、鍋爐和汽輪機設(shè)備制造設(shè)計的技術(shù)人員共同完成系統(tǒng)的設(shè)計和技術(shù)集成及協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)優(yōu)化和合理組合，否則無法實現(xiàn)。華效資源已完整的組成了設(shè)備開發(fā)制造和工藝系統(tǒng)設(shè)計于一體的開發(fā)研制設(shè)計隊伍，形成了華效資源的最大優(yōu)勢。 
　?、?、雙進汽(或多進汽)的閃蒸汽輪機是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，這項技術(shù)是移植了我國唯一定點生產(chǎn)核潛艇汽輪機的哈電集團的核電技術(shù)實現(xiàn)的，同時也應(yīng)用了如采用全三維葉片等大型發(fā)電機組的一些設(shè)計方法和技術(shù)。由于閃蒸汽屬于飽和蒸汽，所以閃蒸汽含水量達到10％左右，必須對汽輪機采取除水等一系列措施。所以飽和蒸汽汽輪機的設(shè)計、開發(fā)和制造是整個系統(tǒng)的設(shè)備關(guān)鍵，具有唯一性。 
　?、?、臥式鍋爐的設(shè)計、制造也是系統(tǒng)中比較有高度的一項技術(shù)，華效資源完成的山東泰山水泥的臥式鍋爐，實現(xiàn)除灰效果好、熱效率高、操作簡單和運行安全可靠。 
　?、?、對不穩(wěn)定熱源采取的調(diào)節(jié)主動控制系統(tǒng)及專家管理系統(tǒng)控制軟件，是華效資源根據(jù)實際項目的運行情況和各種余熱特性，獨立開發(fā)出來的一套控制思路和軟件系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的靈魂。 
2.1.5 閃蒸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
燃汽輪機聯(lián)合循環(huán)； 
水泥窯余熱發(fā)電； 
鋼鐵行業(yè)各種窯爐余熱利用； 
化工、焦炭、煤制氣、玻璃窯等工藝過程產(chǎn)生的余熱發(fā)電。 
2.2 </A>水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)比較 
在我國純低溫余熱發(fā)電主要方式有三種：單壓工藝系統(tǒng)；雙壓工藝系統(tǒng)；閃蒸工藝系統(tǒng)，其中單壓與雙壓為傳統(tǒng)常規(guī)工藝系統(tǒng)。 
2.2.1 單壓工藝系統(tǒng) 
　　單壓系統(tǒng)就是在上述閃蒸系統(tǒng)中去掉閃蒸器11及其回路、組合控制器17及其回路、調(diào)節(jié)閥18及其回路和調(diào)節(jié)控制閥19及其回路后的系統(tǒng)，如下圖所示。 

單壓發(fā)電系統(tǒng)的特點是：

　?、?、由于缺少閃蒸器及其回路，則沒有二次蒸汽進入汽輪機發(fā)電，所以系統(tǒng)發(fā)電效率低。 
　　②、由于沒有閃蒸器和回路，因此窯頭鍋爐廢氣出口一般在150℃以上，有大量的熱量沒有吸收。而當(dāng)水泥窯余熱溫度和流量發(fā)生突然增高的時候，沒有任何方法可以吸收多余的熱量，所以系統(tǒng)圖2中省煤器(2)的水管中的水會發(fā)生汽化(專業(yè)術(shù)語教“汽塞”)，使得鍋爐汽包(5和10)的水位無法控制，從而造成整個發(fā)電系統(tǒng)停止運行。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)停止運行的時候鍋爐換熱也將停止，所以鍋  爐出口廢氣溫度會大幅上升，使得水泥窯廢氣引風(fēng)機的耗電量急劇上升，對整個水泥窯正常穩(wěn)定的生產(chǎn)，造成了比較大的影響。 
　　③、由于以上原因，單壓系統(tǒng)發(fā)電效率低、系統(tǒng)只能間斷運行或者是把系統(tǒng)的工質(zhì)熱水排放掉，所以整個發(fā)電項目的經(jīng)濟效益差。 
　?、堋⑾到y(tǒng)屬常規(guī)發(fā)電工藝，并且套用國家原有的系列發(fā)電設(shè)備，所以項目總投資略低于閃蒸發(fā)電項目，但投資回收期較長。  

　　①、由于雙壓系統(tǒng)是在單壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又機械的疊加了一套較低壓力的單壓系統(tǒng)，以提高整個系統(tǒng)的發(fā)電效率，所以雙壓發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量從理論上講高于單壓發(fā)電系統(tǒng)。 
　　②、由于是兩個單壓系統(tǒng)的疊加，所以單壓系統(tǒng)的第①和第②的問題依然存在，所以系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和單壓相同，也處于間斷發(fā)電的狀態(tài)，造成經(jīng)濟效益較差。  
 
3.1閃蒸汽輪機的特殊設(shè)計 

　　由于閃蒸汽輪機有多級葉片在濕蒸汽區(qū)域工作，末級葉片濕度非常大，必須采取特殊措施，盡最大可能地去除去蒸汽中的水分，減少對末級葉片的水蝕。主要采取的措施如下： 
　　1．末二級動葉片背弧頂部均采用焊接整條的司太立合金片，采用先進的工藝，保證焊接質(zhì)量，可以很好地起到防止水刷、保護葉片的作用，倒數(shù)第三級動葉采用電火花強化處理以加強強度。 
　　2． 在結(jié)構(gòu)上采用核電汽輪機特有的去濕結(jié)構(gòu)設(shè)計，進一步去除通流蒸汽中的水分。核電汽輪機特殊的去濕結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有：在隔板和汽缸上設(shè)計專門的去濕環(huán)和捕水口，在末兩級動葉片上設(shè)計有去濕槽結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用將大部分水分從蒸汽內(nèi)甩出主流區(qū)，達到去濕度、防水蝕的目的。 
　　3．在汽缸隔板結(jié)合面處采用特殊工藝（核電用），以保證結(jié)合面不被水蝕。 
　　4．把核電汽封的結(jié)構(gòu)模式架接到閃蒸汽輪機的設(shè)計上。 
3.2窯尾余熱鍋爐 
　　窯尾余熱鍋爐有兩種結(jié)構(gòu)形式：即臥式和立式。 
3.2.1臥式爐 
 　華效資源采用的臥式爐主要優(yōu)點有：不易積灰，這與鍋爐內(nèi)部的換熱面采用掛件式布置有關(guān)；清灰容易，不存在累積搭橋的可能。因為外形結(jié)構(gòu)與粉塵沉降室一致，機械振打落下的粉塵落入灰斗，不影響高溫風(fēng)機的運行。 
臥式爐可能的問題點及對策： 
　冷熱煙氣在爐內(nèi)水平流動，可能會造成流場不均，影響換熱效果。
 
　換熱面積的設(shè)計上充分考慮此因素，受熱面分段布置，出入口及內(nèi)部設(shè)置特殊設(shè)計的導(dǎo)流板以達到均勻流場的效果。   漏風(fēng)點較多，密封要求高  采用高質(zhì)量回轉(zhuǎn)喂料閥，在此基礎(chǔ)上以加上灰柱密封，可以完全鎖住漏風(fēng)。 振打裝置停運一段時間后開啟時，大量粉塵落下有可能壓死輸送設(shè)備，  灰柱密封本身已將灰斗與輸送設(shè)備隔開，完全消除了此種可能
3.2.2立式爐： 
 　　立式鍋爐主要優(yōu)點：漏風(fēng)點少、比較容易布置（可順著窯尾風(fēng)管方向布置）、占地面積較小。 
立式鍋爐主要缺點：在管束間距相同的情況下鍋爐易積灰（特別是窯尾廢氣中的粉塵濃度較高）、管束間易出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，耗鋼量相對較大。因為外形結(jié)構(gòu)的原因（見附圖），機械振打落下的粉塵落入一部分隨廢氣進入高溫風(fēng)機，在振打裝置停運一段時間后開機時，可能因大量粉塵進入高溫風(fēng)機而惡化高溫風(fēng)機的運行狀況，從而影響整個燒成系統(tǒng)的穩(wěn)定。 
3.2.3關(guān)于鍋爐積灰： 
　　鍋爐的積灰主要與粉塵濃度和粉塵性質(zhì)及受熱面的布置水平有關(guān)，中空窯進入鍋爐的廢氣溫度約為850±50℃，此時的粉塵為熔融狀態(tài)，容易附積在換熱面和爐墻上，無論是立式還是臥式部署，通過振打吹掃等清灰手段不易清除，從而影響鍋爐的熱效率。 
　　新型干法窯預(yù)熱器出口的煙氣溫度約330℃，此時的粉塵主要為生料粉，較為松散，在進行立式余熱鍋爐設(shè)計時，換熱管束間距可以布置的相對大一些，換熱管束采用光管，并通過機械振打等手段，在一定時間內(nèi)可基本達到清灰目的，但由于工作溫度較高，部分粉塵附著在換熱面上，經(jīng)振實后，逐漸形成陶瓷態(tài)外殼，不易清除并逐漸加厚。 
臥式爐由于傳熱管豎直布置，不會出現(xiàn)上述問題。 
3.1.4國外應(yīng)用經(jīng)驗： 
　　最早開發(fā)水泥余熱發(fā)電的國家是日本，其在早期也是臥式、立式都有，但立式爐的管束間距很大，以防止發(fā)生搭橋。因此臥式爐的體積是立式爐的3到4倍，差別很大。自從進入上世紀八十年代中期 ，立式爐經(jīng)過3年以上的運行，其積灰不易清除的后果逐漸顯現(xiàn)，鍋爐運行工況惡化。立式爐逐漸退出市場，成為臥式爐的一統(tǒng)天下。 
四、水泥窯余熱發(fā)電工程設(shè)計和建設(shè)應(yīng)注意的問題 
　　1、 余熱發(fā)電的建設(shè)時機及與主生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)目前水泥余熱發(fā)電均是在水泥生產(chǎn)線投產(chǎn)后，以技術(shù)改造形式建設(shè)的。在進行　　　　　　　　　　　水泥生產(chǎn)線的設(shè)計時，基本上未考慮余熱發(fā)電的要求，這樣給余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)帶不小的困難，有些工程建設(shè)時考慮到了余熱發(fā)電，但從工藝流程、運行參數(shù)確定、空間位置及建筑結(jié)構(gòu)上，考慮得還是不多。因此，最好的辦法是設(shè)計水泥生產(chǎn)線的同時，提前做好余熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃或初步設(shè)計，可以同步建設(shè)（這時余熱發(fā)電系統(tǒng)的機組容量要考慮充分，留有一定余量），也可待水泥生產(chǎn)線投產(chǎn)后根據(jù)熱工標定數(shù)據(jù)進行施工圖設(shè)計和工程建設(shè)，盡量做到兩方面兼顧。 
　　2、余熱電站基本設(shè)計參數(shù)的確定 
　　余熱發(fā)電工程是純粹利用水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的廢氣余熱回收發(fā)電的，廢氣的流量和溫度是系統(tǒng)設(shè)計的最根本的參數(shù)，如果設(shè)定有誤，則設(shè)計出的熱力系統(tǒng)不能很好地利用廢氣余熱發(fā)電，影響發(fā)電能力甚至發(fā)電系統(tǒng)的安全運行；另外水泥生產(chǎn)系統(tǒng)各主機設(shè)備的運行式?jīng)r也是進行余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的重要參數(shù)，關(guān)系到發(fā)電系統(tǒng)能否很好地適應(yīng)燒成系統(tǒng)的各種工況，以及發(fā)電系統(tǒng)并入后對主生產(chǎn)線的運行是否產(chǎn)生不利影響。有條件的企業(yè)應(yīng)認真研究生產(chǎn)線投產(chǎn)以來的運行情況，總結(jié)出最有代表性的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合對生產(chǎn)線的熱工標定，提出能使余熱發(fā)電系統(tǒng)最好地適應(yīng)主生產(chǎn)線運行的相關(guān)參數(shù)，從而達到最好的效果。 
3、余熱發(fā)電站與水泥生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的關(guān)系 
　　余熱發(fā)電站一般都配置獨立的集散控制系統(tǒng)（DCS），但由于余熱鍋爐的操作與熟料燒成系統(tǒng)有千絲萬縷的關(guān)系，兩個控制系統(tǒng)的關(guān)系特別是相關(guān)廢氣擋板的操作控制是設(shè)計人員必須充分重視的問題。如有可能，應(yīng)盡量將余熱電站的操作臺設(shè)置在中央控制室內(nèi)；若條件不允許，也應(yīng)充分考慮兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊和各種聯(lián)鎖和保護。要在操作規(guī)程中明確規(guī)定有關(guān)操作程序，以保證窯操作員和電站操作員的動作協(xié)調(diào)，在保證熟料燒成系統(tǒng)熱工穩(wěn)定的前提下盡量提高發(fā)電功率，獲得最大的經(jīng)濟效益。 
4、關(guān)于閃蒸水供熱和制冷由閃蒸器排出的約120℃的熱水可以作為工廠冬季供熱、夏季致冷（吸收式）、職工生活設(shè)施等處的熱源，只需投入少量的管道、水泵的投資，可以節(jié)約大量能源和投資。企業(yè)在進行工廠規(guī)劃時，應(yīng)統(tǒng)一考慮，以達最佳的經(jīng)濟和社會效益。