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摘要：罐式煅烧炉烟气的余热回收利用在国内是比较成熟的技术。根据我公司现场标定的数据以及南网电力、某有限公司提供的相关资料：总烟气量约96670Nm3/h，烟气温度约850-950℃。根据热平衡计算，以及热电结合、以热定电的原则，本设计采用凝汽式汽轮发电机组。以烟温900℃为设计基准，罐式炉余热锅炉可以产生3.82MPa、450℃过热蒸汽39.13t/h，扣除汽水损失，进入汽轮机过热蒸汽参数为3.43MPa、435℃，37.96t/h，汽轮发电机组计算发电8068kW，考虑罐式煅烧炉产量、烟气量及其温度的波动情况，汽轮发电机组装机容量定为9000kW。
关键词：罐式煅烧炉；余热发电；设计与应用
一、工程概况
本工程为利用公司6个罐式煅烧炉车间余热建设的一座9000kW中温中压余热发电站，就工程本身而言，不消耗能源，是一个具有利废（充分利用废气余热）、环保（大量减排CO2）、节能（进一步降低碳素厂生产电耗）三重效果的项目。
二、工程设计原则
（1）本工程为碳素罐式煅烧炉配套余热发电工程，汽轮发电机组装机容量定为9000kW；（2）锅炉岛布置五台中温中压余热锅炉，汽轮发电机岛按照一台机组考虑；（3）配置1台大气式热力除氧器，1台低压加热器，1台高压加热器；（4）锅炉补给水采用除盐水，采用反渗透+混床+加氨工艺；（5）设备冷却水采用循环水，循环水采用机力冷却塔进行冷却，钢混结构，并配置循环水旁滤装置；（6）转动设备冷却水、循环水补水采用工业水，与厂区内原有工业水系统连接；（7）热工控制部分采用分散控制系统；（8）继电保护装置采用微机型，本工程设立独立的直流电源，容量只考虑本工程直流容量。
三、余热发电系统方案
碳素罐式煅烧炉余热发电的热力系统主要由余热锅炉和汽轮机汽水系统组成，汽轮机、锅炉本体的热力系统随设备整体采购。
1余热锅炉。（1）锅炉总体布置。锅炉为立式、露天布置，整体结构为“∏”型，由一个上部连接烟道把锅炉前部膜式水冷包墙和尾部受热面连成“∏”型结构。（2）烟气系统。烟气→进入锅炉膜式壁→从上往下分别冲刷高温过热器→减温器→低温过热器蒸发器→省煤器。（3）水系统。给水→省煤器→锅筒→下降管→膜式壁下集箱、蒸发器进口集箱→膜式壁、蒸发器→上集箱和引出管→锅筒→分离出饱和蒸汽→低温过热器→喷水减温器→高温过热器→集汽集箱。
锅炉蒸发系统为自然循环。
2汽水循环系统
汽水循环系统主要由余热锅炉（汽水系统）和汽轮机以及辅助设备和管道组成。设置给水回热系统，采用大气式热力除氧器。
（1）主蒸汽系统。来自余热锅炉的新蒸汽送到主厂房分汽缸，经隔离阀至主汽门，再经调节阀进入汽轮机作功，做完工后的乏汽进入凝汽器凝结为水，经凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵以及高压加热器送回锅炉。（2）轴封系统。为了减少汽轮机汽缸两端轴封处的漏气损失，在轴伸出气缸的部位均装有轴封，分别由前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齿型迷宫式。 （3）疏水系统。在汽轮机启动、停机或低负荷运行时，要把主蒸汽管道及其分支管道、阀门等部件中集聚的凝结水迅速地排走，否则进入汽轮机通流部分，将会引起水击，另外会引起其它用汽设备和管道发生故障。（4）凝结水系统。凝汽器热井中的凝结水，由凝结水泵经抽气器、轴封加热器、低压加热器送至热力除氧器。
汽轮机启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量通过轴封加热器中的冷却器，并维持热井水位，在轴封加热器后的主凝结水管道上装设了一根再循环管，使一部分凝结水可以在凝汽器及轴封加热器之间循环，再循环水量的多少由再循环管道上的阀门来控制。（5）真空系统。汽轮机运行需要维持一定的真空，必须抽出凝汽器、凝结水泵等中的空气，它们之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成一个真空抽气系统。 （6）循环水系统。凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。①循环冷却水系统。循环冷却水系统为凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器提供冷却水，采用机力通风冷却塔循环系统，其补充水来自厂区工业水。②工业水系统。工业水由总厂管道过来，做为循环冷却系统补充水和工业设备冷却水。（7）给水回热系统。汽轮机有3级抽汽，分别供给高压加热器、热力除氧器和低压加热器。1级抽汽作为高压加热器的加热汽源，2级抽汽作为除氧器的加热汽源，3级抽汽作为低压加热器的加热汽源。
3余热锅炉与碳素罐式煅烧炉的衔接
碳素罐式煅烧炉的烟气温度为850-950℃，经高温烟管送入余热锅炉，依次经过膜式壁、高温过热器、减温器、低温过热器、蒸发器以及省煤器，余热锅炉产生主蒸汽，烟气温度降到180-200℃后，由引风机送入烟囱排入大气。
4主要技术经济指标
（1）装机容量：9000kW；（2）计算平均发电功率：8068kW； （3）年运行时间（h）：8000；（4）年发电量（104kWh）：6454.4； （5）自用电率（%）：10；（6）年供电量（104kWh）：5808.96.
5系统流程
在碳素厂罐式煅烧炉的烟道出口处将废气经余热锅炉吸热后降温至201℃左右，由风机送至原生产线烟囱。
6车间布置
（1）汽机房
汽机房采用钢筋混凝土结构。总长度24m，汽机房跨度为18m，电控楼跨度8m。
±0.000m层布置有凝结水泵、冷油器、油泵、疏水箱、疏水泵、事故油箱、射水箱、射水泵、给水泵等。
7m层布置热力除氧器。
（2）余热锅炉（5台）
各车间布置余热锅炉均就地布置于各车间附近空地上。
（3）化水间、循环水泵房和冷却塔
化水间单独布置，内有一级反渗透装置、除盐水泵等设备，清水箱、除盐水箱等布置在室外；循环水泵房暂拟采用半地下式布置方式，内有循环水泵等设备，布置在汽机房附近。
四、能耗状况和能耗指标分析
本项目配套建设9MW装机容量的余热发电系统，平均发电功率8068kW计算，年发电量达到6454.4×104kWh，扣除自用电后年供电量达到5808.96×104kWh，经济效益方面分析，3～4年便可回收全部投资；环境效益方面分析，按2011年全国火电机组的平均供电煤耗为333g/kWh标准煤计算，年节约标准煤19343.8t，每年减少CO2排放量48359.5t。
参考文献：
[1]《环境空气质量标准》（GB3095—1996） .
[2]《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2001） .
[3]《工业企业厂界噪声标准》（GB12348—1990） .
[4]《城市區域环境噪声标准》（GB3096—1993） .
[5]《污水综合排放标准》（GB8978—1996） .
[6]《地表水环境质量标准》（GB3838—2002） .
（作者单位：南京凯盛开能环保能源有限公司）
关键词：罐式煅烧炉；余热发电；设计与应用
一、工程概况
本工程为利用公司6个罐式煅烧炉车间余热建设的一座9000kW中温中压余热发电站，就工程本身而言，不消耗能源，是一个具有利废（充分利用废气余热）、环保（大量减排CO2）、节能（进一步降低碳素厂生产电耗）三重效果的项目。
二、工程设计原则
（1）本工程为碳素罐式煅烧炉配套余热发电工程，汽轮发电机组装机容量定为9000kW；（2）锅炉岛布置五台中温中压余热锅炉，汽轮发电机岛按照一台机组考虑；（3）配置1台大气式热力除氧器，1台低压加热器，1台高压加热器；（4）锅炉补给水采用除盐水，采用反渗透+混床+加氨工艺；（5）设备冷却水采用循环水，循环水采用机力冷却塔进行冷却，钢混结构，并配置循环水旁滤装置；（6）转动设备冷却水、循环水补水采用工业水，与厂区内原有工业水系统连接；（7）热工控制部分采用分散控制系统；（8）继电保护装置采用微机型，本工程设立独立的直流电源，容量只考虑本工程直流容量。
三、余热发电系统方案
碳素罐式煅烧炉余热发电的热力系统主要由余热锅炉和汽轮机汽水系统组成，汽轮机、锅炉本体的热力系统随设备整体采购。
1余热锅炉。（1）锅炉总体布置。锅炉为立式、露天布置，整体结构为“∏”型，由一个上部连接烟道把锅炉前部膜式水冷包墙和尾部受热面连成“∏”型结构。（2）烟气系统。烟气→进入锅炉膜式壁→从上往下分别冲刷高温过热器→减温器→低温过热器蒸发器→省煤器。（3）水系统。给水→省煤器→锅筒→下降管→膜式壁下集箱、蒸发器进口集箱→膜式壁、蒸发器→上集箱和引出管→锅筒→分离出饱和蒸汽→低温过热器→喷水减温器→高温过热器→集汽集箱。
锅炉蒸发系统为自然循环。
2汽水循环系统
汽水循环系统主要由余热锅炉（汽水系统）和汽轮机以及辅助设备和管道组成。设置给水回热系统，采用大气式热力除氧器。
（1）主蒸汽系统。来自余热锅炉的新蒸汽送到主厂房分汽缸，经隔离阀至主汽门，再经调节阀进入汽轮机作功，做完工后的乏汽进入凝汽器凝结为水，经凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵以及高压加热器送回锅炉。（2）轴封系统。为了减少汽轮机汽缸两端轴封处的漏气损失，在轴伸出气缸的部位均装有轴封，分别由前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齿型迷宫式。 （3）疏水系统。在汽轮机启动、停机或低负荷运行时，要把主蒸汽管道及其分支管道、阀门等部件中集聚的凝结水迅速地排走，否则进入汽轮机通流部分，将会引起水击，另外会引起其它用汽设备和管道发生故障。（4）凝结水系统。凝汽器热井中的凝结水，由凝结水泵经抽气器、轴封加热器、低压加热器送至热力除氧器。
汽轮机启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量通过轴封加热器中的冷却器，并维持热井水位，在轴封加热器后的主凝结水管道上装设了一根再循环管，使一部分凝结水可以在凝汽器及轴封加热器之间循环，再循环水量的多少由再循环管道上的阀门来控制。（5）真空系统。汽轮机运行需要维持一定的真空，必须抽出凝汽器、凝结水泵等中的空气，它们之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成一个真空抽气系统。 （6）循环水系统。凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。①循环冷却水系统。循环冷却水系统为凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器提供冷却水，采用机力通风冷却塔循环系统，其补充水来自厂区工业水。②工业水系统。工业水由总厂管道过来，做为循环冷却系统补充水和工业设备冷却水。（7）给水回热系统。汽轮机有3级抽汽，分别供给高压加热器、热力除氧器和低压加热器。1级抽汽作为高压加热器的加热汽源，2级抽汽作为除氧器的加热汽源，3级抽汽作为低压加热器的加热汽源。
3余热锅炉与碳素罐式煅烧炉的衔接
碳素罐式煅烧炉的烟气温度为850-950℃，经高温烟管送入余热锅炉，依次经过膜式壁、高温过热器、减温器、低温过热器、蒸发器以及省煤器，余热锅炉产生主蒸汽，烟气温度降到180-200℃后，由引风机送入烟囱排入大气。
4主要技术经济指标
（1）装机容量：9000kW；（2）计算平均发电功率：8068kW； （3）年运行时间（h）：8000；（4）年发电量（104kWh）：6454.4； （5）自用电率（%）：10；（6）年供电量（104kWh）：5808.96.
5系统流程
在碳素厂罐式煅烧炉的烟道出口处将废气经余热锅炉吸热后降温至201℃左右，由风机送至原生产线烟囱。
6车间布置
（1）汽机房
汽机房采用钢筋混凝土结构。总长度24m，汽机房跨度为18m，电控楼跨度8m。
±0.000m层布置有凝结水泵、冷油器、油泵、疏水箱、疏水泵、事故油箱、射水箱、射水泵、给水泵等。
7m层布置热力除氧器。
（2）余热锅炉（5台）
各车间布置余热锅炉均就地布置于各车间附近空地上。
（3）化水间、循环水泵房和冷却塔
化水间单独布置，内有一级反渗透装置、除盐水泵等设备，清水箱、除盐水箱等布置在室外；循环水泵房暂拟采用半地下式布置方式，内有循环水泵等设备，布置在汽机房附近。
四、能耗状况和能耗指标分析
本项目配套建设9MW装机容量的余热发电系统，平均发电功率8068kW计算，年发电量达到6454.4×104kWh，扣除自用电后年供电量达到5808.96×104kWh，经济效益方面分析，3～4年便可回收全部投资；环境效益方面分析，按2011年全国火电机组的平均供电煤耗为333g/kWh标准煤计算，年节约标准煤19343.8t，每年减少CO2排放量48359.5t。
参考文献：
[1]《环境空气质量标准》（GB3095—1996） .
[2]《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2001） .
[3]《工业企业厂界噪声标准》（GB12348—1990） .
[4]《城市區域环境噪声标准》（GB3096—1993） .
[5]《污水综合排放标准》（GB8978—1996） .
[6]《地表水环境质量标准》（GB3838—2002） .
（作者单位：南京凯盛开能环保能源有限公司）