JP2008157183A - セメント焼成プラント廃熱発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】セメント焼成プラントの廃熱を利用した発電システムに関る。
【解決手段】AQCボイラーがエコノマイザー、蒸発器及び過熱器を備え、PHボイラーが第1蒸発器及び過熱器を備えており、AQCボイラーのエコノマイザーで加熱された熱水の一部がフラッシャーを介して蒸気タービンの低圧段に投入され、他の一部がAQCボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱され、さらに他の一部がPHボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱されてこれらの高圧蒸気が蒸気タービンの高圧段に投入されるようになっているセメント焼成プラント廃熱発電システムを前提として、(イ)上記PHボイラーが上記蒸発器及び過熱器の他に、そのPH廃ガス出口側に第2蒸発器を備えており、上記フラッシャーからの戻り熱水が蒸気ドラムを介して上記第2蒸発器に導入しており、(ロ)上記第2蒸発器で加熱された熱水が蒸気ドラムに導入され、その蒸気が蒸気タービンの低圧段に投入される。
【選択図】図1
Description
ところで、セメント焼成プラントでは廃熱源がプレヒーターとエアクエンチングクーラーの2つであって、両熱源の廃ガス温度、廃熱量が大幅に異なり、しかも、同プラントの運転状況によって変動するので、上記両廃熱による熱量供給は必ずしも安定しない。
上記廃熱発電システムの実施形態は、適用されるセメント焼成プラントの生産能力や余熱の利用形態の如何によって様々であるが、蒸気タービンを混気タービンとして、PHボイラーで高圧蒸気を発生させてこれを蒸気タービンの高圧段に投入し、他方、AQCヒーターの熱水で低圧蒸気を発生させてこれを蒸気タービンの低圧段に投入して駆動するもの(従来技術1)がある(特開昭58−57013号公報図4)。このものの概略は図2に示すようなものであり、復水器Cの復水をAQCヒーター50のエコノマイザーhで加熱し、フラッシャーFで発生した低圧蒸気を蒸気タービンTの低圧段Pbに投入し、他方、復水器Cによる復水をPHボイラー40の蒸発器h−2で加熱し、過熱器h−1で過熱してこれを蒸気タービンTの高圧段Paに投入するものである。このものにおけるAQCヒーター50による低圧蒸気の蒸気圧は3atg程度であり、同ヒーターの出口ガスB2の温度は約100℃であり、また、PHボイラー40による高圧蒸気は16atg程度であり、同ボイラーの出口ガスB1の温度は約230℃である。
エアクエンチングクーラー(AQC)の廃熱回収率を高くする廃熱発電システムの実施形態として、AQCヒーター50のエコノマイザーhで加熱した熱水の一部をフラッシャーFに導入して低圧蒸気にしてこれを蒸気タービンTの低圧段Pbに投入し、上記熱水の他の一部をPHボイラーで過熱してこれを蒸気タービンTの高圧段Paに投入するもの(従来技術2)がある(特開昭58−49801号公報図3)。
AQCヒーター50による低圧蒸気の蒸気圧は3atg程度であり、同ヒーターの出口ガスB2の温度は約100℃であり、また、PHボイラー40による高圧蒸気は16atg程度であり、同ボイラーの出口ガスB1の温度は約230℃である。
さらに、上記従来技術2について、そのAQC廃熱回収率を可及的に上げてAQCボイラーの出口ガス温度を低下させるもの(従来技術3)である。
このものの概略は、図4に示されているようなものであり、AQCボイラー50Aにエコノマイザーh−5、蒸発器h−4及び過熱器h−3を設け、AQCボイラー50Aのエコノマイザーh−5による熱水の一部をフラッシャーFに導入し、その低圧蒸気を蒸気タービンTの低圧段Pbに投入し、上記熱水の外の一部をAQCボイラー50Aの蒸発器h−4に導入し、さらに過熱器h−3で過熱し、その高圧蒸気を蒸気タービンTの高圧段Paに投入し、また、上記熱水のさらに他の一部を、弁v、蒸発器SDを介してPHボイラー40の蒸発器h−2に導入し、次いで過熱器h−1で過熱し、その高圧蒸気を蒸気タービンTの高圧段Paに投入するものである。
他方、PHボイラー40の蒸発器h−2で加熱され、さらに過熱器h−1で過熱された高圧蒸気は16〜7atg程度で制御され、このときのPHボイラー出口ガスB1の温度は230〜200℃程度に低下される。そして、この高温排ガスはさらにセメント原料の乾燥等に利用される。
他方、上記の従来技術3について、そのプレヒーター(PH)及びエアクエンチングクーラー(AQC)の廃熱の回収率を高くすることが重要であるので、PHボイラーを多圧化してその出口ガス温度を下げてPH廃熱の回収率を高めつつ、AQC廃ガスの廃熱回収率を高レベルに維持することが重要である。
AQCボイラーがエコノマイザー、蒸発器及び過熱器を備え、PHボイラーが蒸発器及び過熱器を備えており、AQCボイラーのエコノマイザーで加熱された熱水の一部をフラッシャーを介して蒸気タービンの低圧段に投入し、残りの一部をAQCボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱し、また、PHボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱してその高圧蒸気を蒸気タービンの高圧段に投入するようになっているセメント焼成プラント廃熱発電システムについて、上記PHボイラーを2圧化するに当たり、AQCボイラーの出口ガス温度を可及的に低温に維持しつつ、PHボイラーの出口ガス温度を可及的に下げて廃熱回収率が大幅に高められるように、セメント廃熱発電システムの基本構成を工夫することをその技術的課題とするものである。
(A)AQCボイラーがエコノマイザー、蒸発器及び過熱器を備え、PHボイラーが第1蒸発器及び過熱器を備えており、AQCボイラーのエコノマイザーで加熱された熱水の一部がフラッシャーを介して蒸気タービンの低圧段に投入され、他の一部がAQCボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱され、さらに他の一部がPHボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱されてこれらの高圧蒸気が蒸気タービンの高圧段に投入されるようになっているセメント焼成プラント廃熱発電システムであること。
(イ)上記PHボイラーが上記蒸発器及び過熱器の他に、そのPH廃ガス出口側に第2蒸発器を備えており、上記フラッシャーからの戻り熱水が蒸気ドラムを介して上記第2蒸発器に導入しており、
(ロ)上記第2蒸発器で加熱された熱水が蒸気ドラムに導入され、その蒸気が蒸気タービンの低圧段に投入されるようになっていること。
他方、PHボイラーの廃ガス出口側に第2蒸発器があり、これにAQCボイラーの低圧系におけるフラッシャーの戻り熱水が導入されているので、蒸気タービンの低圧段に投入される低圧蒸気が多量に発生される。そして、この多量の低圧蒸気が上記タービンの低圧段に投入されるので、PH廃熱の回収率が大幅に高くなる。
それゆえ、上記のとおりAQC廃熱の回収率を高水準に維持しつつ、かつPH廃熱の回収率を大幅に向上させることができる。
それゆえ、セメント焼成プラントの廃熱回収率を向上させ、その廃熱発電の出力を大幅に増大させることができる。
この実施例は生産能力が10,000t/日のセメント焼成プラントの2基分の廃熱発電システムに本発明を適用した例であり、全体構成は上記従来技術3と格別の違いはない。そして、サスペンションプレヒーター(PH)の廃ガスA1の温度は165℃であり、他方、エアクエンチングクーラー(AQC)の廃ガスA2の温度は105℃である。
他方、AQCボイラー20は、従来技術3のAQCボイラー50と同様のものであり、過熱器h−3、蒸発器h−4,エコノマイザーh−5を備えている。
フラッシャーFの戻り熱水と復水器Cの復水とが給水ポンプP1でエコノマイザーh−5に押し込まれる。エコノマイザーh−5で加熱された熱水の温度は200℃で、その一部はフラッシャーFに導入され、低圧蒸気になって蒸気タービンの低圧段Pbに投入される。その他の一部がAQCボイラーの蒸発器h−4に導入され、さらに他の一部がPHボイラー10の蒸気ドラムSDに導入される。そしてこれらの点も従来技術3と違いがない。
この実施例では、給水ポンプP1によるエコノマイザーh−5への給水流量は合計260t/時間で制御され、フラッシャーFに導入される熱水の流量は合計150t/時間で制御される。
この実施例による以上のような運転状態での発電量はほぼ25,500kwであり、従来技術3による発電量の約1.1倍である。
ところで、上記従来技術3の廃熱発電システムにおいて、そのPHボイラーの出口ガス温度を極力下げて、PHボイラーによるPH廃熱の回収率を高めるには、AQCボイラーと同様に、PHボイラーの廃ガス出口側にエコノマイザーを設けてこれに復水器の復水を供給し、当該エコノマイザーで加熱された熱水を蒸発器h−2に導入すること(比較例)が考えられる。
AQC:エアクエンチングクーラー
C:復水器
P1,P2:給水ポンプ
T:蒸気タービン
F:フラッシャー
sd,SD:蒸気ドラム
h:AQCヒーターのエコノマイザー
h−1:PHボイラーの過熱器
h−2:PHボイラーの蒸発器(又は第1蒸発器)
h−3:AQCボイラーの過熱器
h−4:AQCボイラーの蒸発器
h−5:AQCボイラーのエコノマイザー
h−6:PHボイラーの第2蒸発器
10,40:PHボイラー
20,50A:AQCボイラー
50:AQCヒーター
A1:PHボイラーの入り口ガス
B1:PHボイラーの出口ガス
A2:AQCボイラーの入り口ガス
B2:AQCヒーター又はAQCボイラーの出口ガス
Claims (2)
- AQCボイラーがエコノマイザー、蒸発器及び過熱器を備え、PHボイラーが第1蒸発器及び過熱器を備えており、AQCボイラーのエコノマイザーで加熱された熱水の一部がフラッシャーを介して蒸気タービンの低圧段に投入され、他の一部がAQCボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱され、さらに他の一部がPHボイラーの蒸発器及び過熱器で過熱されてこれらの高圧蒸気が蒸気タービンの高圧段に投入されるようになっているセメント焼成プラント廃熱発電システムにおいて、
上記PHボイラーが上記蒸発器及び過熱器の他にPH廃ガス出口側に第2蒸発器を備えられており、上記フラッシャーの戻り熱水が蒸気ドラムを介して第2蒸発器に導入されており、
上記第2蒸発器で加熱された熱水が上気ドラムに導入され、その蒸気が蒸気タービンの低圧段に投入されるようになっているセメント焼成プラント廃熱発電システム。 - 上記PHボイラーの上記過熱器による過熱蒸気圧が13atg以上であり、上記第2蒸気発生器、蒸気ドラムによる蒸気圧が3atg以下である請求項1のセメント焼成プラント廃熱発電システム。
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