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水泥生产余热发电
水泥生产余热发电 华信工程监理有限公司 对于1.57~2.47MPa—325~400℃的次中压中温系统,其热力系统构成有如下模式: 水泥余热发电的发展历程 在20世纪20-30年代,回转窑废气温度为800-900℃,熟料热耗为7400kJ/kg KJ/kg,发电能力110kWh左右,装机容量小于3000kW,技术落后。 20世纪80年代,采用了带有回热的朗肯循环系统,运行参数提高到2.5MPa左右,单机容量达到了3000kW,发电指标达到了熟料热耗6700-7400kJ/kg,吨熟料发电量100-130kWh,国产第一代水泥窑余热发电专用锅炉和国产的1500、3000kW汽轮发电机也满足了水泥余热发电系统的需要。 80年代水泥生产发展新型干法窑为主,由于水泥窑增加了预热器及分解炉,窑尾烟气温度大幅度降低,对余热发电系统提出了一个难题,1995年带补燃锅炉余热发电系统在鲁南投入生产,1997年日本赠送了全套的纯中低温余热发电系统,中国进入了纯低温余热发电系统时代。 应用水泥窑纯低温余热发电技术应遵循的基本原则 不影响水泥生产、不增加水泥熟料热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备。 废气余热品位的界定 对于热能-动力转换设备------蒸汽轮机而言,国内标准的中小型汽轮机按进汽参数分为: 高压高温机组,进汽压力大于3.43Mpa进汽温度为435-555℃; 中压中温(及次中压中温)机组,进汽压力为2.45-3.43Mpa进汽温度为340-435℃; 低压低温机组, 进汽压力小于2.45Mpa进汽温度为280-340℃。 根据汽轮机进汽参数,考虑利用废气余热生产水蒸气所需传热温差的要求,水泥窑余热品位应当确定为: 高温废气余热:废气温度大于650℃ 中温废气余热:废气温度350~650℃ 低温废气余热:废气温度小于350℃ 水及水蒸汽的基本知识 水在某一恒定压力下进行加热,在此过程中一般来讲有如下三个过程: 第一个过程,水在常温下被逐步加热至某一温度tb,在此温度下水开始逐渐产生蒸汽,其蒸汽温度与水温相同为tb; 第二个过程,水继续被加热时水温tb将不再变化,而产生的温度为tb的蒸汽将不断增加至水全部变为蒸汽; 第三个过程,水全部变为蒸汽后继续加热,则水蒸气的温度将不断升高至tz。 水及水蒸汽的变化过程示意图 在上述三个变化过程中,水变为蒸汽的温度称为饱和温度(tb),其对应的水称为饱和水、蒸汽为饱和蒸汽;第三个过程结束后产生的蒸汽为过热蒸汽,过热蒸汽温度tz与饱和温度tb之差(tz-tb)称为水蒸气过热度。对于不同的压力P,饱和温度tb是不同的。在水及水蒸气被热源(废气)加热过程中,热源与水及水蒸气间必将存在换热温差,并且热源温度必须高于水及水蒸气温度,同时在此换热过程中的某一位置存在最小温差点,此点称为换热温差窄点△tmim. 国内余热发电系统简介 熟料生产线余热分布 2500t/d水泥生产线 窑尾废气:169000Nm3/h--340℃----200℃ 窑头废气:142000Nm3/h--230℃----104℃ 可利用热量: 窑头kJ/h 窑头kJ/h 折合:2.15吨标煤/小时 5000t/d水泥生产线 窑尾废气:332000Nm3/h--330℃----200℃ 窑头废气:282000Nm3/h--290℃----105℃ 可利用热量: 窑尾J/h 窑头J/h 折合:4.84吨标煤/小时 朗肯循环 朗肯循环是典型的热工过程,也是理想化的热能(蒸汽)--动力循环,是各种复杂的蒸汽动力循环的基本循环,是研究复杂循环的理论基础。 朗肯循环原理图 朗肯循环过程图(T-S图) 对于余热发电由于余热热源温度的限制,进汽压力、温度不可能无限制提高,制约了循环热效率的提高,排汽压力受到冷却水的温度的限制,也不能过低。 通过对朗肯循环的分析结合水泥窑的特点,得出水泥窑余热电站原则: A 利用相对高温废气余热尽量生产相对高压、高温的蒸汽减少换热温差、提高热效率; B 对于中低温余热废气,应先考虑用低温余热废热取代汽轮机的回热抽汽,当低温余热废气余热量过大时,利用剩余的中温废气余热再生产中低压参数
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