Принцип работы системы рекуперации отработанного тепла цементного производства
Система выработки электроэнергии с использованием отработанного тепла цементного завода преобразует низкотемпературное отработанное тепло от выхлопных газов, отводимых из цементного завода. печь В современных линиях по производству цемента сухим способом головная и хвостовая части печи преобразуются в электроэнергию. Во время работы котлы-утилизаторы тепла рекуперируют тепло из подогреватель Отработанные газы и горячий воздух из охладителя клинкера используются для генерации перегретого пара и насыщенного пара, которые приводят в движение паровую турбину, преобразующую тепловую энергию в механическую, а затем приводящую в движение генератор для выработки электроэнергии для нужд цементного завода.
Система не требует дополнительного топлива и не изменяет исходный процесс производства цемента. После выполнения работы пар конденсируется и возвращается в систему водоснабжения для рециркуляции, а отработанные газы обрабатываются существующей системой пылеудаления. Как независимый энергоустановочный блок, система рекуперации тепла может непрерывно обеспечивать цементные заводы стабильной и экологически чистой энергией, не влияя на нормальное производство.
Основа для строительства проекта по выработке электроэнергии с использованием отработанного тепла
Строительство электростанции, использующей рекуперацию отработанного тепла (РОВ) цементного производства, в основном обусловлено большим количеством стабильного высокотемпературного отработанного тепла, образующегося в процессе производства цемента, а также потребностью цементного завода в снижении энергозатрат и повышении энергоэффективности. В современных линиях сухого производства цемента непрерывный отвод отработанного тепла из верхней и нижней частей печи обеспечивает прочную техническую основу для внедрения системы выработки электроэнергии с использованием РОВ.
Между тем, технология рекуперации тепла и отработанного топлива (WHR) получила широкое применение на цементных заводах по всему миру и доказала свою зрелость и надежность. Система, не требующая дополнительного расхода топлива и не оказывающая влияния на основной производственный процесс, может непрерывно обеспечивать завод стабильным электроснабжением, значительно сокращая потребление электроэнергии и принося долгосрочные экономические и экологические выгоды.
Основные компоненты системы выработки электроэнергии с использованием отработанного тепла
Система выработки электроэнергии с использованием отработанного тепла цементного завода представляет собой интегрированную энергетическую систему, объединяющую утилизацию отработанного тепла, преобразование энергии и выработку электроэнергии. Она состоит, главным образом, из следующих частей:
1. Система котлов-утилизаторов тепла (котел SP и котел AQC)
Это основной блок рекуперации тепла всей системы, включающий в себя:
Паровой котел SP для рекуперации тепла из отходящих газов предварительного подогрева печи.
Котел AQC для рекуперации тепла из горячего воздуха охладителя клинкера.
Котлы вырабатывают перегретый или насыщенный пар, обеспечивая стабильный источник тепла для выработки электроэнергии.
2. Паротурбинно-генераторная система
Эта система является основным блоком преобразования тепловой энергии в электрическую:
- Паровая турбина преобразует тепловую энергию в механическую.
- Генератор преобразует механическую энергию в электричество.
В зависимости от условий эксплуатации установки может быть использован конденсационный или экстракционно-конденсационный тип.
3. Конденсатор и вакуумная система
Эта система используется для:
- Конденсировать отработанный пар в воду
- Поддерживайте низкое противодавление турбины.
В основном она включает в себя конденсатор, вакуумный насос и систему циркуляции воды.
4. Система водоснабжения и водоочистки
Для обеспечения долгосрочной безопасной эксплуатации котлов и турбины система оснащена следующими элементами:
- Система подачи воды с насосом
- Деаэратор
- система водоподготовки
Для подачи качественной воды в котлы.
5. Электрическая система
В основном включает в себя:
- система подключения генератора к сети
- Высоковольтные и низковольтные распределительные устройства
- Система защиты и учета
Для передачи, распределения и защиты электроэнергии.
6. Система управления DCS
Вся электростанция, использующая рекуперацию тепла, работает на централизованной системе управления DCS:
- Централизованный мониторинг котлов, турбин и электрических систем.
- Функции автоматического запуска/остановки, блокировки и сигнализации.
- Обеспечивает безопасную и стабильную работу системы.
7. Вспомогательные системы
Включая:
- Система сжатого воздуха
- Система смазки
- Система охлаждения
- Системы пожаротушения и безопасности
Для обеспечения долгосрочной непрерывной и стабильной работы.
Процесс циркуляции отработавших газов в системе рекуперации тепла
В процессе обжига и охлаждения клинкера непрерывно отводится большое количество высокотемпературных отходящих газов из системы предварительного подогрева печи и горячего воздуха из охладителя клинкера. Эти два потока газов являются основными источниками тепла для системы выработки электроэнергии с использованием отработанного тепла. Для максимального использования тепла отходящие газы печи направляются в котел-утилизатор, а горячий воздух из охладителя клинкера — в котел-утилизатор с промежуточной температурой, где происходит достаточный теплообмен с нагревательными поверхностями для передачи явной теплоты газа питательной воде котла и генерации насыщенного или перегретого пара.
Конструкция котла в полной мере учитывает особенности условий работы цементного завода, такие как высокое содержание пыли и колебания параметров эксплуатации. Благодаря рациональному расположению нагревательных поверхностей, газопроводов, а также мерам по удалению сажи и предотвращению износа, обеспечивается как эффективность теплопередачи, так и долговременная стабильная работа. После теплообмена в котлах-утилизаторах температура отходящих газов значительно снижается, а сопротивление газа контролируется в разумных пределах, что не оказывает негативного влияния на исходные условия вентиляции системы печи и охладителя клинкера.
Охлажденные отработанные газы затем направляются в существующую систему пылеудаления (например, электростатический осадитель или рукавный фильтр) в соответствии с исходным технологическим процессом производства цемента и, наконец, сбрасываются в атмосферу в соответствии со стандартами выбросов. Весь процесс отвода отработанных газов обеспечивает максимальное рекуперирование тепла при сохранении хорошей совместимости с исходной производственной системой, гарантируя долгосрочную, безопасную и стабильную скоординированную работу как цементной линии, так и электростанции по утилизации отработанного тепла.
Режимы конфигурации тепловой системы
В зависимости от мощности производственной линии, условий использования отработанного тепла, а также требований к эффективности выработки электроэнергии и экономичности инвестиций, в проектах по выработке электроэнергии из отходов цементной промышленности могут применяться различные конфигурации тепловых систем. Правильный выбор режима тепловой системы позволяет достичь оптимального баланса между технической осуществимостью и экономической эффективностью, обеспечивая при этом стабильную работу. В настоящее время наиболее часто используемые режимы тепловых систем включают: систему с одним давлением, систему мгновенного испарения пара и систему с двумя давлениями.
Система с одним давлением является наиболее распространенной и простой конфигурацией. В этой системе пар, вырабатываемый котлом с постоянным давлением и котлом с регулируемым давлением, собирается и подается в паровую турбину при постоянном давлении. Система отличается простотой процесса, меньшим количеством оборудования, простотой эксплуатации и обслуживания, а также относительно низкими инвестиционными затратами. Она подходит для проектов со стабильными условиями источника тепла и умеренными требованиями к сложности системы.
Система мгновенного испарения пара обычно применяется в проектах, где параметры источника тепла значительно изменяются или где доступны источники тепла средней и низкой температуры. В этой системе часть высокотемпературной воды или насыщенной воды направляется в резервуар мгновенного испарения для генерации пара низкого давления, который используется в качестве дополнительного пара для турбины или интегрируется в паровую систему, что позволяет дополнительно рекуперировать средне- и низкотемпературное отработанное тепло. Такая конфигурация может повысить общую эффективность использования энергии в системе.
Двухступенчатая система давления — это конфигурация, в основном направленная на повышение эффективности выработки электроэнергии. Обычно она оснащена как системами высокого, так и низкого давления пара для утилизации отработанного тепла различной степени и для ступенчатого расширения в паровой турбине. По сравнению с одноступенчатой системой давления, двухступенчатая система имеет очевидные преимущества в эффективности использования энергии, но её структура более сложна, что предъявляет более высокие требования к инвестициям в оборудование и управлению. Она подходит для крупномасштабных производственных линий с хорошими условиями для утилизации отработанного тепла.
Основное оборудование для производства электроэнергии из отработанного тепла
В системе выработки электроэнергии с использованием отработанного тепла цемента... Котел PH (котел предварительного подогрева) и Котел AQC (котел с воздушным охлаждением) являются основным теплообменным оборудованием. Они рекуперируют отработанное тепло от отходящих газов предварительного подогрева печи и горячего воздуха охладителя клинкера соответственно и преобразуют его в пар для привода турбогенератора. Оба котла специально разработаны для условий цементных заводов и могут надежно и эффективно работать в условиях высокой запыленности и абразивного износа.
Паровой котел устанавливается на выходе из системы предварительного подогрева печи и используется для рекуперации тепловой энергии из высокотемпературных отходящих газов печи. Обычно он имеет многоступенчатую систему нагревательных поверхностей, где дымовые газы проходят через испаритель, экономайзер и, при необходимости, перегреватель, поэтапно передавая тепло питательной воде котла для получения насыщенного или перегретого пара.
Учитывая высокую концентрацию пыли, наличие твердых частиц и сильные абразивные свойства отходящих газов печи, особое внимание уделяется противоизносной конструкции, предотвращению накопления золы и онлайн-очистке от сажи. В ключевых зонах применяются износостойкие компоненты и оптимизированное управление скоростью газа для продления срока службы оборудования, снижения объема технического обслуживания и обеспечения стабильной и надежной работы в течение длительного времени.
Котел AQC устанавливается после охладителя клинкера и используется для рекуперации тепла из горячего воздуха, отводимого в процессе охлаждения клинкера. Этот горячий воздух характеризуется высокой температурой, большим расходом и относительно низким, но колеблющимся содержанием пыли, поэтому при проектировании котла AQC основное внимание уделяется комплексной оптимизации сопротивления системы, эффективности теплопередачи и адаптации к различным условиям эксплуатации.
Котел в основном оснащен нагревательными поверхностями испарителя и экономайзера. Благодаря правильной организации потока горячего воздуха достигается эффективная рекуперация тепла без влияния на эффективность охлаждения охладителя клинкера и общий баланс вентиляции системы. Рекуперированное тепло преобразуется в пар, образуя важный и стабильный источник тепла для системы рекуперации тепла.
Проектные ссылки
Проект по выработке электроэнергии с использованием отработанного теплоносителя для производственной линии клинкера компании Xuan Thanh Cement мощностью 12 500 тонн в сутки, Вьетнам.
Проект технической модернизации и производства электроэнергии методом рекуперации тепла для линии 7 завода Lafarge Jiangyou
Проект модернизации производственной линии и выработки электроэнергии методом рекуперации тепла на цементном заводе в Хайдельберге.
Электростанция, использующая отработанное тепло для линии по производству клинкера мощностью 10 000 тонн в сутки на Ближнем Востоке.
Система рекуперации отработанного тепла спроектирована таким образом, чтобы не изменять исходный технологический процесс и не влиять на условия вентиляции печи и системы охлаждения. Она рекуперирует только отработанное тепло из отходящих газов, которые после теплообмена будут по-прежнему отводиться через существующую систему пылеудаления.
Система использует только отработанное тепло, выделяемое в процессе производства цемента, и не потребляет дополнительного топлива, что приводит к очень низким эксплуатационным расходам.
В зависимости от производительности производственной линии и условий эксплуатации, система рекуперации тепла обычно покрывает примерно... 20%–35% от общей потребности электростанции в электроэнергии, а в некоторых хорошо оптимизированных проектах — даже больше.
Система основана на проверенных и надежных принципах промышленного проектирования и отличается высоким уровнем автоматизации. Ежедневное техническое обслуживание в основном включает плановый осмотр и ремонт котлов, турбин и вспомогательного оборудования, что делает объем работы управляемым.
Система рекуперации тепла может применяться на новых производственных линиях или устанавливаться на существующих линиях в рамках проекта модернизации. Решение будет адаптировано под конкретные условия объекта и параметры технологического процесса.
Russian 
English 
Arabic 
Vietnamese 
Spanish 
French 
Portuguese 
Japanese 
Chinese