一、概述 
   
 蒸汽／熱水閃蒸復合發電技術是一種能最大限度地利用中、低溫余熱的純余熱利用型發電技術。該技術主要以200℃~500℃的低溫廢氣作為熱源，通過余熱鍋爐生產出過熱蒸汽和一定量的飽和水，將常規發電系統無法利用的部分低品位低溫熱能，通過閃蒸系統生產出飽和蒸汽，與過熱蒸汽一起進入多參數汽輪機作功發電，從而增加余熱發電功率。采用此項技術一般可比常規技術多發電10%左右。 

華效資源有限公司是專業從事中低溫余熱發電技術的高科技公司，已經完成了海南南山電廠燃汽輪機閃蒸余熱發電工程項目、山東泰山水泥集團公司的2500T/d加5000T/d兩條水泥窯一套13.2MW汽輪機發電系統的水泥窯閃蒸余熱發電工程。公司聯合哈爾濱電站集團國家發電設備工程研究中心，針對水泥窯余熱特點開展了大量的開發利用技術工作，取得了比較好的經濟效益和社會效益。總結閃蒸余熱發電技術在水泥窯上的應用可以看出，我公司具有如下優勢： 
    
1、我公司集熱力系統優化設計、鍋爐與汽輪機設備制造于一體，可根據水泥廠的廢氣參數優化熱力系統，達到鍋爐、汽機、閃蒸器的最優組合，實現最高發電效率。系統的優化需要鍋爐、汽機、系統等設計部門的反復設計，一次設計很難達到最優化的結果，只有集中公司的系統設計、鍋爐和汽輪機設計參數相互反饋再設計和校核才能達到系統的最優化，這是我公司的最大優勢。 
    2、依托發電設備國家工程研究中心的完整設備的設計軟件，可根據公司的具體要求做到對每臺汽輪機的單獨設計，做出的汽輪機針對性好，并且應用具有國際先進水平的三維葉片技術，其內效率明顯高于普通汽輪機。  
    
3、獨特的閃蒸技術，使得窯頭鍋爐出口溫度可降低到90℃以下，窯尾鍋爐出口溫度根據水泥廠的要求做到最低限度，充分利用低位熱能，使噸熟料發電量做到最大。 
    
4、與哈電集團國家發電設備工程中心的緊密合作關系，具有充分的技術保障和雄厚的技術人員資源，從而保證工程質量和運行質量，并可對客戶進行充分的培訓。 
    
5、系統技術可靠，運行簡單方便。經濟效益明顯，一般水泥窯余熱發電工程投資回收年限不到三年。 

二、閃蒸余熱發電系統工藝流程和技術原理 
    
以海南南山電廠閃蒸余熱發電系統為例，其系統中除余熱鍋爐沒有除灰系統以外，基本過程和原理完全相同。 
    
1、工藝流程 
   
 給水經給水泵進入余熱鍋爐,經廢氣加熱后,一部分變為過熱蒸汽,進入汽輪機作功發電。另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生熱水(飽和水)，這部分熱水進入閃蒸器，經一級擴容閃蒸出一定量的低壓飽和蒸氣，進入汽輪機相應低壓進汽口作功發電。閃蒸器內的飽和水進入除氧器，與冷凝水一起經除氧后由給水泵供給鍋爐，實現一個完整的熱力循環。 
圖1所示為海南南山電廠2×FT8燃氣輪機排氣余熱發電工程的蒸汽／熱水閃蒸復合發電原則性熱力系統圖。該項目采用了一級閃蒸和雙進汽汽輪機

2、閃蒸系統高效率技術原理 
    
常規余熱發電系統與蒸汽／熱水閃蒸復合發電系統的余熱利用情況如圖1所示。BCDE為常規蒸汽余熱鍋爐的介質吸熱特性， ACDE為復合發電余熱鍋爐的工質吸熱特性。圖中取兩種鍋爐的介質始飽和溫度（C點）相同，C點與所對應煙氣c點的溫差稱之為窄點溫差。從圖中看出，兩種系統的工質吸熱曲線自C點后（CDE）重合，即過熱蒸汽參數相同，過熱蒸汽量相等；而兩種系統在低溫段（C點前）所利用的熱量差異較大。常規余熱爐將59.5噸產生蒸汽的水自105℃加熱到  249 .2℃(飽和溫度)，使煙氣自269.2℃降為209℃排出；而蒸汽／熱水閃蒸系統則將143t水自68℃加熱到249.2（飽和溫度），相應的煙氣自269.2℃降為100℃，比常規系統多利用余熱1666×104kcal/h，即煙氣曲線中的ab段。是常規蒸汽余熱鍋爐一次余熱利用率的1.40倍。 

三、工程實例： 

1、海南南山電廠2×FT8燃氣輪機排氣余熱發電工程 

1．1 概況 
   
 海南南山電廠2×FT8燃氣輪機的排氣余熱發電工程于2002年1月簽約，于2003年5月18日完成72小時試運，驗收并網發電運行至今。該燃機排氣量166.7kg/s,排氣溫度462℃。 
該系統經過三年多的運行，取得了良好的發電效益，尤其是汽輪機末級葉片在閃蒸汽(飽和蒸汽)的條件下運行良好。 

2、新礦集團華豐煤礦水泥窯閃蒸復合余熱發電 

2．1概況 
    
該項目于2003年9月11日簽約，為2500t/d＋5000t/d水泥生產線建設閃蒸余熱發電電廠。計算發電功率13200kW，該項目于2005年1月開工，并于2006年1月運轉至今。 

2．2工藝流程 
    
在2500t/d、5000t/d水泥生產線上各配置一臺窯頭余熱鍋爐（AQC爐）和一臺窯尾余熱鍋爐（PH爐）。兩條水泥生產線的PH爐產生的主蒸汽經混合后接入一臺雙進汽汽輪機的主汽進口；四臺余熱鍋爐的部分熱水抽出后分別引入一臺閃蒸器中，閃蒸出低壓飽和蒸汽進入汽輪機的低壓汽入口作輔助發電。總體上組成兩窯四爐一閃一機的配制,機組額定發電量13200 kW/h。 

2．3主要發電指標 
1）額定發電功率：13200kW 
2）噸熟料發電能力：42.24 KWh/t 
3）年發電量：9428×104KWh（按年運行7142.4小時計算） 
4）年創產值：4525萬元（按購電價格0.50元計算，自用電率為4%） 
3  CX水泥廠閃蒸余熱發電工程設計 

3．1概述 
   
 目前本公司正在進行的是1×5000t/d的CX水泥余熱發電工程。根據具體的煙氣參數和煙氣排放特點，優化確定主蒸汽量為1.6MPa。 
3．2系統方案設計基本條件 
3．2．1水泥生產線數據： 
投產年份：2005年5月18日 
熟料產量：設計5000t/d，實際5500t/d，最大6000t/d。 
預熱器級數：5 
回轉窯形式：φ4.8×74m三擋托輪 
回轉窯形式：φ4.8×74 
冷卻機型號：LBT42310控制流 
冷卻風機數量：14臺 
年運行天數：316天 
增濕塔設置形式（高溫風機前或后）：后 
煤磨抽風位置（窯頭或窯尾）：窯頭 

3．2．2窯尾余熱鍋爐設計條件： 
廢氣流量（Nm3/h）：正常380000 Nm3/h，最大400000 Nm3/h 
廢氣壓力：C1出口-4250～-4650Pa 
廢氣溫度：318～330℃ 
3．3余熱發電系統方案 

3．3．1參數分析 

1. 水泥窯及廢氣參數情況 
窯頭廢氣流量、溫度：145000Nm3/h，400℃。 
窯尾廢氣流量、溫度：380000Nm3/h，320℃，窯尾鍋爐出口溫度200℃。 

2. 系統熱平衡計算結果及推薦方案 
根據上述參數，在正常情況下并參考其它同類窯的情況，我們對主汽參數在8、12、16、20、24壓力等級下及閃蒸汽參數進行了初步的優化計算，結果如下： 
不同設計壓力時，鍋爐、汽輪機參數及機組發電功率對照表 
汽輪機進汽壓力 主蒸汽參數 閃蒸汽參數 汽輪機結果  
壓力 溫度 流量 壓力 溫度 流量 背壓 出力  
ata ata ℃ t/h Ata 　 　 ata kW  
16 16 330 40.220 2 119.6 4.600 0.06 8021  



根據上述計算結果并綜合考慮系統的可靠性、經濟性，我們推薦采用方案三。 

 
3． 當水泥窯在最高排氣溫度工況下根據計算，系統發電量為10236kW。 

4． 項目規模 
    按照上述的水泥窯余熱發電廢氣參數，該項目正常狀態下發電功率為8022kW，水泥窯在高排氣溫度情況下，發電功率為10236kW。所生產的電力將全部用于水泥生產。 

3．3．2工藝系統 
    
與常規火力發電系統不同的是，蒸汽/熱水閃蒸復合發電系統引入了閃蒸器。給水經給水泵進入余熱鍋爐后, 其中的一部分被廢氣余熱直接加熱為過熱蒸汽,進入汽輪機做功發電。另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生一定壓力下的熱水，這部分熱水進入閃蒸器，生產出一定量的低壓飽和蒸汽，進入汽輪機相應的低壓級做功發電。閃蒸器產生的飽和水進入除氧器（或水箱），與冷凝水一起經除氧后由給水泵供給鍋爐，實現一個完整的熱力循環。 
   
 在這一工藝流程中，引入閃蒸系統，使AQC爐的排煙溫度降到90℃左右，大大提高了余熱利用率。同時由于增加了閃蒸系統，可通過調節系統循環水量來較大范圍地適應水泥窯（尤其窯頭）廢氣參數的大幅波動，提高系統運行的可靠性和穩定性。 

3．3．3設備配置 
   
 根據本項目水泥窯的特點及余熱發電系統工藝設計要求，本方案采用一窯兩爐一機加一臺閃蒸器的設備配置方式。即一條5000t/d窯配置窯頭爐和窯尾爐各一臺，余熱鍋爐的過熱蒸汽匯合后直接進入汽輪發電機組發電；余熱鍋爐所產生的多余熱水共同進入閃蒸器，閃蒸出來的飽和蒸汽進入汽輪發電機組的低壓級作功發電。 
兩爐一機方案是在綜合考慮了投資、廢氣成分、系統復雜程度、可靠性、運行可操作性等因素后確定的最佳方案。其優點主要體現在： 

系統簡單，投資降低且便于管理； 
單機容量增大，汽輪發電機組效率提高。