水泥余热发电生产工艺及控制

水泥余热发电，随着熟料生产工艺线的不同，一般有两种窑型，三种发电模式。

→两种窑型：

余热发电窑　

采用立式余热锅炉和补汽式汽轮发电机组的二级余热发电系统。立式余热锅炉彻底解决了卧式余热锅炉漏风及炉内温度场实际分布与锅炉设计时所假想的温度完全不相同的问题，可以大大提高锅炉蒸汽产量；篦冷机或立式余热锅炉排出的200℃左右废气余热可以充分回收并用以发电。这样可使吨熟料余热发电量在熟料热耗不变的前提下提高到195千瓦小时以上，使水泥窑综合能耗达到同规模预分解窑的能耗水平。

预分解窑及预热器窑　

为了克服带补燃锅炉的中低温余热发电系统存在的缺点，采用补汽式汽轮机组，充分回收200℃以下的废气余热，同时补燃锅炉应当以煤矸石等劣质煤或垃圾为燃料，除节约优质煤外，还可为水泥生产提供原料，降低发电成本，进一步提高经济效益。

→三种发电模式：

中空窑高温余热发电

预分解窑及带补燃锅炉的中低温余热发电

纯低温余热发电

中低温余热发电主要是回收利用预分解窑或悬浮预热器窑窑头冷却机200℃废气、窑尾400℃废气，用于发电或热电联供。

余热电站一般采用4.5MW（不等）汽机装机容量，所涉及到的控制系统主要是MCS（模拟量控制）和SCS（顺序控制），在控制方案中，逻辑（顺序）控制占多数，主要是各电器设备的逻辑启停；模拟量控制回量以常规PID为主，水位控制以减温水控制回路以串级控制算法为主。

下文简要谈谈纯低温余热发电的控制方案。

一、生产工艺

窑头篦冷机和窑尾预热器来的废气，通过锅炉与锅炉内布置的过热器、蒸发器、省煤器产生热交换，加热 水产生高压饱和蒸汽，带动汽轮机转动做功，从而带动发电机发电。一般主机为两台余热锅炉(窑头AQC锅炉和窑尾SP锅炉)和一套汽轮发电机组。为减轻废气对AQC锅炉的磨损，在锅炉前设置了沉降室、AQC炉输灰系统除去烟气中的粉尘，SP炉设机械振打解决粉尘附着问题。AQC省煤器出水分两路：一路进入AQC汽包，另一路进SP锅炉省煤器。AQC锅炉产生的主蒸气和SP锅炉产生的主蒸气混合后进汽轮机进汽口。SP锅炉汽包进水由AQC省煤器供给，当AQC锅炉未投用时也可由锅炉给水泵直接供给而独立运行。两台锅炉都设计有旁路系统，当锅炉停用时水泥生产系统可正常运行。

二、控制方案

1、窑头余热炉：

主蒸汽温度、压力及汽包压力的检测。

汽包水位的三冲量控制：以汽包水位作为主调，以主蒸汽流量和给水量为参考的三冲量液位调节系统。在三参数液位调节时，如果产汽量或给水量发生变化，在液位未变化前就调整给水量，以保证汽包液位稳定，特别是能克服产气量突然增加造成汽包假液位现象。

窑头余热锅炉输灰系统：AQC1炉星型下料器、AQC炉2#链式输送机、AQC炉1#链式输送机间的顺序起停（由后向前开，由前向后关），以及故障保护（当后面的电机出现故障时，前面的电机必须停）汽包水位报警。

2、窑尾余热炉：

主蒸汽温度、压力及汽包压力的检测。

汽包水位的三冲量控制：以汽包水位作为主调，以主蒸汽流量和给水量为参考的三冲量液位调节系统。在三参数液位调节时，如果产汽量或给水量发生变化，在液位未变化前就调整给水量，以保证汽包液位稳定，特别是能克服产气量突然增加造成汽包假液位现象。

汽包水位报警。

3、汽机汽水：

·凝结水泵、给水泵、循环水泵各两台，分别是一用一备的关系，当联锁投上，工作泵出现故障跳闸时，备用泵自动启动。

·热井水位控制（单回路PID）。

·主气门开关报警。

·汽机轴向位移报警、汽机转速报警、汽机润滑油压报警、汽机前后轴承温度报警。

·汽机、发电机前后轴承回油温度检测。

·凝汽器压力报警。

·发电机进风温度、出风温度报警。

·电动油泵与主油泵出口油压间的联锁（油压低的时候起泵，油压高时停泵，使油压稳定在0.49—0.58Mpa之间）

·油箱油位报警。

三、部分用户清单