水泥窯余熱發(fā)電能力計(jì)算方法

  1 目前在開(kāi)發(fā)、應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備過(guò)程當(dāng)中有許多新的情況產(chǎn)生。例如:從裝機(jī)容量上,同樣是5000t/d級(jí)的水泥窯,水泥生產(chǎn)條件、廢氣參數(shù)條件也類(lèi)似,但裝機(jī)容量確有6.0MW、7.5MW、9.0MW等多種;從蒸汽參數(shù)上,有0.69~1.27MPa—280~340℃、1.57~2.47MPa-325~400℃等多種;從實(shí)際發(fā)電能力上,有的宣稱(chēng)2500t/d窯裝機(jī)已達(dá)6000kW或發(fā)電功率已超過(guò)4000kW, 有的宣稱(chēng)5500t/d窯發(fā)電已達(dá)9300kW等;從宣傳上,一些設(shè)計(jì)、承建單位為說(shuō)明自己有先進(jìn)的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)從而有很高的發(fā)電量,采用不報(bào)熟料熱耗、利用三次風(fēng)或其它水泥生產(chǎn)用的高溫氣體來(lái)發(fā)電、在發(fā)電機(jī)功率表上做手腳、低報(bào)熟料實(shí)際產(chǎn)量等不正當(dāng)手段進(jìn)行宣傳。

  由于上述新情況的產(chǎn)生,同時(shí)也由于為了規(guī)范水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究、開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)、工程建設(shè)工作,目前制定科學(xué)的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)評(píng)價(jià)方法是十分必要的。

  2 目前水泥行業(yè)已經(jīng)推廣應(yīng)用的幾種純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

  目前水泥行業(yè)已經(jīng)推廣應(yīng)用的幾種純低溫余熱發(fā)電技術(shù),以蒸汽參數(shù)來(lái)分,基本上有兩類(lèi):一類(lèi)為0.69~1.27MPa—280~340℃的低壓低溫系統(tǒng),一類(lèi)為1.57~2.47MPa-325~400℃的次中壓中溫系統(tǒng)。

  對(duì)于0.69~1.27MPa—280~340℃的低壓低溫系統(tǒng),其熱力系統(tǒng)構(gòu)成有三種模式,技術(shù)要點(diǎn):利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排出的350℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐(簡(jiǎn)稱(chēng)SP鍋爐)、利用水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)排出的400℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)熟料冷卻機(jī)廢氣余熱鍋爐(簡(jiǎn)稱(chēng)AQC爐)、兩臺(tái)鍋爐設(shè)置一臺(tái)蒸汽輪機(jī)、發(fā)電系統(tǒng)主蒸汽參數(shù)為0.69~1.27MPa—280~340℃。

  上述三種技術(shù)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別,共同的特點(diǎn):都是利用在水泥窯頭熟料冷卻機(jī)中部增設(shè)抽廢氣口或直接利用冷卻機(jī)尾部廢氣出口的400℃以下廢氣及窯尾預(yù)熱器排出的300~350℃的廢氣余熱;最重要的特點(diǎn)是采用0.69~1.27MPa-280~340℃低壓低溫主蒸汽。區(qū)別僅在于:窯頭熟料冷卻機(jī)在生產(chǎn)0.69~1.27MPa-280~340℃低壓低溫蒸汽的同時(shí)或同時(shí)再生產(chǎn)0.1~0.5MPa-飽和~160℃低壓低溫蒸汽、或同時(shí)再生產(chǎn)85~200℃的熱水;汽輪機(jī)采用補(bǔ)汽式或不補(bǔ)汽式汽輪機(jī);復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式適用于汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較遠(yuǎn)的情況而多壓補(bǔ)汽式適用于汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較近的情況。

  對(duì)于1.57~2.47MPa—325~400℃的次中壓中溫系統(tǒng),其熱力系統(tǒng)構(gòu)成有兩種模式,技術(shù)要點(diǎn):利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排出的350℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐(簡(jiǎn)稱(chēng)SP鍋爐)或同時(shí)利用窯尾C2級(jí)預(yù)熱器內(nèi)筒設(shè)置過(guò)熱器;利用熟料冷卻機(jī)排出的400℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)熟料冷卻機(jī)廢氣余熱鍋爐(簡(jiǎn)稱(chēng)AQC爐),或者通過(guò)改變窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣排放方式:利用熟料冷卻機(jī)排出的部分360℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)AQC余熱鍋爐、利用熟料冷卻機(jī)排出的部分500℃以下廢氣設(shè)置一臺(tái)熟料冷卻機(jī)廢氣余熱過(guò)熱器(簡(jiǎn)稱(chēng)ASH過(guò)熱器);將AQC爐排出的廢氣部分或全部返回冷卻機(jī),窯頭熟料冷卻機(jī)冷卻風(fēng)采用循環(huán)風(fēng)方式;利用兩臺(tái)鍋爐或者增設(shè)的余熱過(guò)熱器設(shè)置補(bǔ)汽式蒸汽輪機(jī),發(fā)電系統(tǒng)主蒸汽參數(shù)為1.57~3.43MPa—340~435℃、補(bǔ)汽參數(shù)為0~0.15MPa—飽和~160℃。

  3 研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)注意的幾個(gè)原則性問(wèn)題

  3.1研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)遵循的基本原則

  水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是以節(jié)能降耗從而降低水泥生產(chǎn)成本為目的,它的內(nèi)涵是:將水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的并且水泥生產(chǎn)過(guò)程本身已不能再利用的余熱回收從而轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù),因此,研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)遵循的基本原則:不影響水泥生產(chǎn)、不增加水泥熟料熱耗及電耗、不改變水泥生產(chǎn)用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備。

  3.2對(duì)水泥生產(chǎn)影響的控制:水泥窯配套建設(shè)余熱電站,原則上要求不影響水泥生產(chǎn),但由于在一條完整的熟料生產(chǎn)線(xiàn)窯頭、窯尾各串接相應(yīng)的余熱鍋爐,因此,余熱電站對(duì)水泥生產(chǎn)不產(chǎn)生任何影響是不可能的。根據(jù)已投產(chǎn)的余熱電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況,對(duì)于遵循上述原則配套建設(shè)的余熱電站,投入運(yùn)行后對(duì)水泥生產(chǎn)的影響主要集中在如下幾個(gè)方面:

 ?。?)窯尾高溫風(fēng)機(jī):在窯尾SP鍋爐漏風(fēng)控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受熱面配置、清灰設(shè)計(jì)、除灰設(shè)計(jì)、廢氣管道設(shè)計(jì)合適的條件下,電站投入運(yùn)行后,窯尾高溫風(fēng)機(jī)負(fù)荷將有所降低,這種影響是正面的。

  (2)增濕塔:將隨著電站的投入或解出調(diào)整噴水量,直至停止或全開(kāi)噴水。

 ?。?)生料磨及煤磨:隨著電站的投入或解出,烘干廢氣溫度將產(chǎn)生較大幅度的變化,需要根據(jù)烘干廢氣溫度的變化調(diào)整烘干廢氣量或磨的運(yùn)行方式。

 ?。?)窯尾電收塵:如果窯尾采用電收塵,電站投入運(yùn)行后對(duì)其收塵效果總是有影響的,只是由于地區(qū)不同、配料不同、燃料不同或其它條件不同,對(duì)收塵效果的影響程度不同。但當(dāng)窯尾采用袋收塵時(shí),電站投入運(yùn)行對(duì)提高收塵效果是有顯著作用的。

  (5)水泥窯頭電收塵器:電站投入運(yùn)行后,窯頭電收塵器工作溫度大為降低,粉塵負(fù)荷也相應(yīng)降低。

 ?。?)窯系統(tǒng)操作:由于窯系統(tǒng)增加了兩臺(tái)余熱鍋爐,而余熱鍋爐廢氣不但取自還要送回水泥窯系統(tǒng),因此勢(shì)必需要增加窯系統(tǒng)窯頭、窯尾、廢氣處理、生料粉磨、煤制備系統(tǒng)的操作環(huán)節(jié)。

  對(duì)水泥窯生產(chǎn)造成的上述幾方面的影響,綜合起來(lái)為兩個(gè)方面:一是增加了水泥窯生產(chǎn)的操作環(huán)節(jié)(例如:隨著電站的投入、運(yùn)行和解出,水泥窯需調(diào)整窯尾高溫風(fēng)機(jī)、增濕塔噴水、生料磨及煤磨、窯頭排風(fēng)機(jī)等系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù);二是如果窯尾采用電收塵,電站投入運(yùn)行后對(duì)其收塵效果總是有或大或小的影響。

  對(duì)水泥窯生產(chǎn)造成的影響應(yīng)當(dāng)而且必須控制在上述范圍以?xún)?nèi),在目前水泥熟料燒成工藝技術(shù)及設(shè)備、純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)配置技術(shù)及設(shè)備條件下,為了提高發(fā)電量而采用抽取三次風(fēng)或窯頭罩等高溫風(fēng)、生料或燃料烘干改用燃燒燃料而將原來(lái)用于烘干的廢氣用于發(fā)電等措施都是不可取的。采用這些措施,表面上增加了發(fā)電量,實(shí)際不但不會(huì)有助于水泥生產(chǎn)綜合能耗的降低,反而由于熟料熱耗的增加會(huì)使水泥生產(chǎn)綜合能耗增加(當(dāng)水泥廠(chǎng)建設(shè)余熱電站不是以節(jié)能為主要目的,在一公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的價(jià)格與一度電的購(gòu)電價(jià)格之比小于0.7的條件下,采用這些措施可以增加水泥生產(chǎn)綜合效益)。

  3.3準(zhǔn)確的余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力指標(biāo)

  目前對(duì)于余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力指標(biāo),大家往往只注意每噸熟料發(fā)電量,而很少注意相關(guān)因素對(duì)發(fā)電量的影響,這是目前產(chǎn)生許多新情況的主要原因。對(duì)于水泥窯純余熱發(fā)電,影響噸熟料發(fā)電量的因素很多,如:熟料熱耗(涉及窯頭、窯尾廢氣溫度等);熟料形成熱(涉及生料配料成份);原料、燃料烘干所需要的廢氣溫度、廢氣量(涉及可用于發(fā)電的余熱量);電站熱力系統(tǒng)構(gòu)成方式及蒸汽參數(shù)(涉及發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)效率);熟料實(shí)際產(chǎn)量和規(guī)模(涉及鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)備效率);廢熱取熱方式(涉及對(duì)窯生產(chǎn)及熟料熱耗的影響)等等。

  由于影響余熱發(fā)電能力的上述因素,加之這些因素在實(shí)際生產(chǎn)中的復(fù)雜性,僅采用噸熟料余熱發(fā)電量來(lái)評(píng)價(jià)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是不科學(xué)、不完整、不準(zhǔn)確的,不能全面代表純低溫余熱發(fā)電技術(shù)水平。因此,根據(jù)目前的情況,研究、確定水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的評(píng)價(jià)方法既是必要的,條件也是成熟的而且也是急需的。

  4 水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的評(píng)價(jià)方法初探

  盡管影響余熱發(fā)電能力的因素較多也比較復(fù)雜,但水泥熟料煅燒過(guò)程及純低溫余熱發(fā)電必定都是熱工過(guò)程,因此,研究、確定出全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)評(píng)價(jià)方法是可能的。本文提出的評(píng)價(jià)方法是初步的,僅供同行討論、參考,其由如下二部分構(gòu)成:

  第一部分:實(shí)用部分,即“每公斤熟料熱耗-噸熟料余熱發(fā)電量”

  目前水泥行業(yè)已經(jīng)習(xí)慣用噸熟料余熱發(fā)電量來(lái)做為衡量余熱發(fā)電技術(shù)水平的指標(biāo),因此,評(píng)價(jià)方法中保留這個(gè)指標(biāo)是必要的。但由于噸熟料余熱發(fā)電量沒(méi)有考慮熟料熱耗、熟料形成熱、原燃料烘干所需廢氣溫度及廢氣量等因素對(duì)發(fā)電量的影響,因此,為了考慮影響余熱發(fā)電量的主要因素即熟料熱耗對(duì)余熱發(fā)電能力的影響,應(yīng)改為采用“每公斤熟料熱耗-噸熟料余熱發(fā)電量”(仍簡(jiǎn)稱(chēng)“噸熟料余熱發(fā)電量”)這一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。盡管如此,由于這個(gè)指標(biāo)仍然沒(méi)有考慮熟料形成熱、原燃料烘干所需廢氣溫度及廢氣量對(duì)發(fā)電能力的影響,對(duì)于這個(gè)指標(biāo):[Page]

  (1)在建設(shè)余熱電站之前比較、確定余熱電站技術(shù)方案時(shí),在熟料產(chǎn)量、熟料熱耗、用于發(fā)電的廢氣參數(shù)(廢氣溫度、廢氣量、含塵濃度等,下同)、用于原燃料烘干的廢氣參數(shù)條件都相同的條件下,采用“噸熟料余熱發(fā)電量”來(lái)對(duì)不同的余熱電站技術(shù)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)是準(zhǔn)確、可靠的;

  (2)對(duì)于已投產(chǎn)的余熱電站,采用“噸熟料余熱發(fā)電量”來(lái)對(duì)余熱電站及水泥窯自身進(jìn)行綜合考核同樣也是準(zhǔn)確、可靠的;

  (3)對(duì)于已投產(chǎn)的不同水泥窯間的余熱電站進(jìn)行比較:當(dāng)熟料產(chǎn)量、熟料熱耗、用于發(fā)電的廢氣參數(shù)、用于原燃料烘干的廢氣參數(shù)等生產(chǎn)條件大體相同的條件下,采用“噸熟料余熱發(fā)電量”進(jìn)行比較是相對(duì)準(zhǔn)確、可靠的。當(dāng)上述生產(chǎn)條件差別較大,如:一條窯的熟料熱耗是750×4.1868kj/kg,而另一條窯為780×4.1868kj/kg;或一條窯的生料烘干廢氣溫度為200℃,而另一條窯為230℃時(shí),采用“噸熟料余熱發(fā)電量”進(jìn)行比較則是不準(zhǔn)確、不可靠的。

  對(duì)于熟料熱耗對(duì)發(fā)電能力的影響:根據(jù)研究及實(shí)際生產(chǎn)情況,一般來(lái)講,當(dāng)熟料熱耗增加或減少7~8Kcal/Kg時(shí),噸熟料余熱發(fā)電量也響應(yīng)增加或減少1kwh以上。也就是說(shuō),余熱電站每多發(fā)1kwh電,窯系統(tǒng)將多消耗1~1.12Kg標(biāo)準(zhǔn)煤的燃料(這種結(jié)果,間接說(shuō)明了采用提高熟料熱耗增加發(fā)電量的辦法是浪費(fèi)能源的不可取的辦法)。

  第二部分:理論部分,即混合熱效率(簡(jiǎn)稱(chēng)熱效率)

  如前所述,水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的內(nèi)涵是將水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的并且水泥生產(chǎn)過(guò)程本身已不能再利用的余熱回收從而轉(zhuǎn)化為電能,因此,采用理論上的“混合熱效率”(既不是絕對(duì)熱效率,也不是相對(duì)熱效率)來(lái)對(duì)不同的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的熱量轉(zhuǎn)換效果進(jìn)行評(píng)價(jià)是科學(xué)、準(zhǔn)確、可靠的,可以消除熟料熱耗、熟料形成熱、原燃料烘干所需廢氣參數(shù)、電站熱力系統(tǒng)構(gòu)成方式及蒸汽參數(shù)、熟料實(shí)際產(chǎn)量和規(guī)模、廢熱取熱方式等因素的影響。

  (1)定義:水泥窯純低溫余熱系統(tǒng)熱效率是指可用于發(fā)電的水泥窯總余熱量轉(zhuǎn)化為電能的比例,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

  熱效率η= 發(fā)電功率D×860×4.1868

  可用于發(fā)電的總余熱量∑Qi

  (2)物理意義:

  發(fā)電功率D:即是余熱發(fā)電系統(tǒng)輸出功率,單位為kw

  可用于發(fā)電的總余熱量∑Qi由以下幾部分組成,即

  ∑Qi=QSP+QAQC+Qtt+Qgt,

  ①Q(mào)SP為可用于發(fā)電的窯尾廢氣余熱,其計(jì)算方法為:

  Qsp=Vzs(Tjs·Ctjs-Ths·Cths)+Vys·(Cths·Ths-135×1.42)

  式中:Qsp—為可用于發(fā)電的窯尾總廢氣熱量,kJ/h

           Vzs—窯尾預(yù)熱器排出的總廢氣量,Nm3/h

           Tjs—窯尾預(yù)熱器排出的廢氣平均溫度,℃

          Ctjs—對(duì)應(yīng)于Tjs的窯尾廢氣比熱,kJ/Nm3·℃

          Ths—物料烘干所需要的廢氣平均溫度,℃

         Cths—對(duì)于應(yīng)Ths的窯尾廢氣比熱,KJ/Nm3·℃

          Vys—扣除物料烘干所需窯尾廢氣量后剩余的窯尾廢氣量,Nm3/h

          135—扣除物料烘干所需窯尾廢氣量后剩余的窯尾廢氣進(jìn)入電收塵器允許的最低溫度,135℃

         1.42—對(duì)應(yīng)于135℃的窯尾廢氣比熱,1.42kJ/Nm3·℃

 ?、赒AQC為可用于發(fā)電的窯頭廢氣余熱,其計(jì)算方法為:

  QAQC=VZA·TjA·CtjA

  式中:QAQC—可用于發(fā)電的窯頭總廢氣余熱量,kJ/h

             VZA—電站不投入運(yùn)行時(shí)(或電站投產(chǎn)前)冷卻機(jī)總排入大氣的廢氣量,Nm3/h

              TjA—電站不投入運(yùn)行時(shí)(或電站投產(chǎn)前)冷卻機(jī)總排入大氣的廢氣平均溫度,℃

            CtjA—對(duì)應(yīng)于TjA的冷卻機(jī)排入大氣廢氣比熱,KJ/Nm3·℃

 ?、跶tt為用于發(fā)電的窯胴體廢熱熱量,單位為kJ/h。

  對(duì)于窯胴體廢熱熱量,目前有部分水泥廠(chǎng)進(jìn)行了部分回收,但未用于發(fā)電,其它絕大部分水泥廠(chǎng)都未回收。當(dāng)將窯胴體廢熱熱量回收并用于發(fā)電時(shí),計(jì)算發(fā)電系統(tǒng)熱效率應(yīng)按實(shí)際回收的窯胴體廢熱熱量計(jì)算。

  ④Qqt為用于發(fā)電的其它熱量,單位為kJ/h。

  對(duì)于不同的余熱發(fā)電技術(shù)或不同的水泥廠(chǎng),其用于發(fā)電的熱量除前述廢熱熱量外,有可能還利用其它熱量,如:為了多發(fā)電,利用窯的部分二次風(fēng)或三次風(fēng),這樣勢(shì)必增加熟料熱耗,因此應(yīng)將熟料增加的熱耗或抽取的用于發(fā)電的二次風(fēng),三次風(fēng)熱量計(jì)入發(fā)電用熱量;

  為了多發(fā)電,改變物料烘干方式:將原本用于烘干的廢氣全部用于發(fā)電而改變物料烘干熱源,即或者改用燃燒燃料的方法烘干物料,或者用其它方法烘干物料。但無(wú)論采用何種方式,應(yīng)將物料烘干所用的熱量計(jì)入發(fā)電用熱量。[Page]

  水泥生產(chǎn)線(xiàn)因配套建設(shè)余熱電站所增加的其它能源消耗,換算為熱量后均應(yīng)計(jì)入發(fā)電用熱量。

  (3)應(yīng)用舉例:

  例一:一條熟料產(chǎn)量為5500t/d的水泥窯,熱耗小于3140KJ/kg。生料烘干采用窯尾廢氣,廢氣參數(shù)為:353600Nm3/h---210℃;煤烘干采用冷卻機(jī)廢氣,廢氣參數(shù)為:30000Nm3/h---290℃;窯尾預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù)353600Nm3/h---330℃,窯頭冷卻機(jī)扣除煤烘干所需廢氣后排入大氣的廢氣參數(shù)310000Nm3/h---290℃;僅利用窯頭、窯尾廢氣余熱配套余熱電站。

  當(dāng)電站分別采用2.29Mpa—380℃、0.98Mpa—310℃主蒸汽參數(shù)時(shí),熱效率計(jì)算結(jié)果如下:

  主蒸汽參數(shù) 0.98MPa-310℃ 2.29MPa-380℃

  窯尾廢氣余熱 預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù) 353600Nm3/h-330℃ 353600Nm3/h-330℃

  生料烘干所需廢氣參數(shù) 353600Nm3/h-210℃ 353600Nm3/h-210℃

  用于發(fā)電的窯尾廢氣熱量Qsp 6504.36×104kJ/h 6504.36×104kJ/h

  窯頭廢氣余熱 冷卻機(jī)排入大氣廢氣參數(shù) 310000Nm3/h-290℃ 310000Nm3/h-290℃

  用于發(fā)電的窯頭廢氣熱量QAQC 11837.57×104kJ/h 11837.57×104kJ/h

  用于發(fā)電的總廢熱量 18341.93×104kJ/h 18341.93×104kJ/h

  熟料熱耗 3140kJ/kg 3140kJ/kg

  發(fā)電機(jī)功率D 7800kW 8880kW

  熱效率η 15.3% 17.42%

  噸熟料發(fā)電量 3140kJ/kg ---34kWh 3140kJ/kg ---38.7kWh

  例二:一條熟料產(chǎn)量為5500t/d的水泥窯,熱耗小于3140KJ/kg。生料烘干采用窯尾廢氣,廢氣參數(shù)為:272000Nm3/h---270℃;煤烘干采用冷卻機(jī)廢氣,廢氣參數(shù)為:30000Nm3/h---290℃;窯尾預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù)353600Nm3/h---330℃,窯頭冷卻機(jī)扣除煤烘干所需廢氣后排入大氣的廢氣參數(shù)310000Nm3/h---290℃;利用窯頭、窯尾廢氣余熱配套余熱電站。

  當(dāng)電站分別采用2.29Mpa—380℃、0.98Mpa—310℃主蒸汽參數(shù)時(shí),熱效率計(jì)算結(jié)果如下:

  主蒸汽參數(shù) 0.98MPa-310℃ 2.29MPa-380℃

  窯尾廢氣余熱 預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù) 353600Nm3/h-330℃ 353600Nm3/h-330℃

  生料烘干所需廢氣參數(shù) 272000Nm3/h-270℃ 272000Nm3/h-270℃

  扣除生料烘干所需窯尾廢氣量后剩余的窯尾廢氣參數(shù) 81600Nm3/h-270℃ 81600Nm3/h-270℃

  用于發(fā)電的窯尾廢氣熱量Qsp 5085.27×104KJ/h 5085.27×104KJ/h

  窯頭廢氣余熱 冷卻機(jī)排入大氣廢氣參數(shù) 310000Nm3/h-290℃ 310000Nm3/h-290℃

  用于發(fā)電的窯頭廢氣熱量QAQC 11837.57×104KJ/h 11837.57×104KJ/h

  用于發(fā)電的總廢熱量 16922.84×104KJ/h 16922.84×104KJ/h

  熟料總熱耗 3140KJ/kg 3140KJ/kg

  發(fā)電機(jī)功率D 7000KW 8040KW

  熱效率η 14.9% 17.1%

  噸熟料發(fā)電量 3140KJ/kg—30.5KWh 3140KJ/kg—35.1KWh

  例三:一條熟料產(chǎn)量為5500t/d的水泥窯,生料烘干采用窯尾廢氣,廢氣參數(shù)為:353600Nm3/h---210℃;煤烘干采用冷卻機(jī)廢氣,廢氣參數(shù)為:30000Nm3/h---290℃;窯尾預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù)353600Nm3/h---330℃,窯頭冷卻機(jī)扣除煤烘干所需廢氣后排入大氣的廢氣參數(shù)310000Nm3/h---290℃;利用窯頭、窯尾廢氣余熱同時(shí)抽取窯三次風(fēng)35000Nm3/h--900℃配套余熱電站,因抽取三次風(fēng)熟料熱耗由3140KJ/kg升至3360KJ/kg。

  當(dāng)電站分別采用2.29Mpa—380℃、0.98Mpa—310℃主蒸汽參數(shù)時(shí),熱效率計(jì)算結(jié)果如下:

  主蒸汽參數(shù) 0.98MPa-310℃ 2.29MPa-380℃

  窯尾廢氣余熱 預(yù)熱器排出的廢氣參數(shù) 353600Nm3/h-330℃ 353600Nm3/h-330℃

  生料烘干所需廢氣參數(shù) 353600Nm3/h-210℃ 353600Nm3/h-210℃

  用于發(fā)電的窯尾廢氣熱量Qsp 6504.36×104KJ/h 6504.36×104KJ/h

  窯頭廢氣余熱 冷卻機(jī)排入大氣廢氣參數(shù) 310000Nm3/h-290℃ 310000Nm3/h-290℃

  用于發(fā)電的窯頭廢氣熱量QAQC 11837.57×104KJ/h 11837.57×104KJ/h

  抽取的三次風(fēng)熱量 抽取的三次風(fēng)參數(shù) 35000Nm3/h-900℃ 35000Nm3/h-900℃

  用于發(fā)電的三次風(fēng)熱量 5063.04×104KJ/h 5063.04×104KJ/h

  因抽取三次風(fēng)增加熟料熱耗 220KJ/kg 220KJ/kg

  用于發(fā)電的總廢熱量 23404.97×104KJ/h 23404.97×104KJ/h

  熟料總熱耗 3360KJ/kg 3360KJ/kg

  發(fā)電機(jī)功率D 9175KW 10455KW

  熱效率η 14.11% 16.08%

  噸熟料發(fā)電量 3360KJ/kg—40KWh 3360KJ/kg—45.6KWh[Page]

  5 評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

  5.1評(píng)價(jià)方法應(yīng)用分析

  從評(píng)價(jià)方法的構(gòu)成、熱效率的物理意義及所舉三個(gè)實(shí)例計(jì)算結(jié)果來(lái)看:

 ?。?)對(duì)于同一條水泥窯,發(fā)電用熱熱源相同,當(dāng)發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)采用不同的主蒸汽參數(shù)時(shí),參數(shù)越高熱效率越高,相應(yīng)地噸熟料余熱發(fā)電量也越高。這說(shuō)明:根據(jù)熱源溫度的不同,實(shí)現(xiàn)熱量根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級(jí)利用的原理對(duì)提高余熱發(fā)電能力的重要性;

  (2)對(duì)于同一條水泥窯,發(fā)電用熱熱源不相同但主蒸汽參數(shù)相同時(shí),熱源溫度越高,噸熟料余熱發(fā)電量也越高,但電站熱效率越低。這說(shuō)明:利用水泥窯生產(chǎn)本身可以回用的高溫?zé)崃縼?lái)提高水泥窯的發(fā)電量,雖然發(fā)電量可以提高,但節(jié)能效果確降低,因此是不能提倡的;

  (3)對(duì)于同一條水泥窯,發(fā)電用熱熱源相同但物料所需烘干熱源溫度不同時(shí),烘干所需熱源溫度越高,噸熟料余熱發(fā)電量越低,電站熱效率也越低。這說(shuō)明:從噸熟料余熱發(fā)電量、電站熱效率兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià),物料烘干對(duì)發(fā)電能力的影響基本是相同的;

  (4)對(duì)于不同水泥窯配套建設(shè)的余熱電站,由于發(fā)電用熱熱源不相同、采用的余熱發(fā)電技術(shù)不同,電站熱效率只能說(shuō)明用于發(fā)電的熱量轉(zhuǎn)換為電能的比例不同,但不能說(shuō)明實(shí)際發(fā)電功率的不同。

  5.2評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

  如上所述,單一的“噸熟料余熱發(fā)電量”或“熱效率”都不能完整、準(zhǔn)確的反映水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的實(shí)際情況,本文提出的評(píng)價(jià)方法在于綜合采用“噸熟料余熱發(fā)電量”及“熱效率”,其應(yīng)用方法如下:

  (1)在建設(shè)余熱電站之前比較、確定余熱電站技術(shù)方案時(shí),單純從節(jié)能角度來(lái)講,對(duì)于不同的余熱電站技術(shù)方案:如果用于發(fā)電的熱源相同,則選擇“熱效率”高的方案(相應(yīng)的“噸熟料余熱發(fā)電量”也是高的);如果用于發(fā)電的熱源不相同,仍應(yīng)選擇“熱效率”高的方案(相應(yīng)的“噸熟料余熱發(fā)電量”不一定是高的),而如果“噸熟料余熱發(fā)電量”同時(shí)也是高的,更應(yīng)當(dāng)選擇此方案。

  (2)對(duì)于已投產(chǎn)的余熱電站,采用單一的“噸熟料余熱發(fā)電量”或“熱效率”來(lái)對(duì)余熱電站及水泥窯自身進(jìn)行綜合考核都是準(zhǔn)確、可靠的;

  (3)對(duì)于已投產(chǎn)的不同水泥窯間的余熱電站進(jìn)行比較:如果某余熱電站,不但“熱效率”高,同時(shí)“噸熟料余熱發(fā)電量”也高,則說(shuō)明其余熱電站的技術(shù)水平是高的;如果某余熱電站“熱效率”高“噸熟料余熱發(fā)電量”低,則相對(duì)于另一套“熱效率”低“噸熟料余熱發(fā)電量”高的余熱電站來(lái)講,“熱效率”高的余熱電站的技術(shù)水平要高于“熱效率”低的;

  (4)對(duì)于“熱效率”:由于水泥窯純低溫余熱電站的熱源溫度較低,其“熱效率”也就相對(duì)較低。對(duì)于帶有五級(jí)預(yù)熱器的新型干法窯來(lái)講,純低溫余熱電站的“熱效率”一般在13~20%之間(大型火電站則在38~45%之間)。由于基數(shù)低,即使“熱效率”只有微小的變化,對(duì)發(fā)電能力也將產(chǎn)生較大的影響,因此,水泥窯純低溫余熱電站應(yīng)當(dāng)極力追求提高“熱效率”,直至追求到提高百分之零點(diǎn)二,甚至是提高百分之零點(diǎn)一,這對(duì)水泥窯純低溫余熱電站有重要意義。

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