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          四级和五级预热器配套余热发电电量差

          时间:2012-05-16返回列表

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          通过对带四级和五级预热器的新型干法水泥窑排放的烟气量、烟气温度、纯低温余热发电量以及吨熟料煤耗的定性分析和计算,对比国家公布的火电标准煤耗,从理论上阐明了带五级预热器的新型干法水泥窑工艺流程中的纯低温余热发电能源利用率高于带四级预热器的水泥生产线,解答了带四级与五级预热器的新型干法水泥纯低温余热发电的优劣困惑。

          余热发电量计算

          由于烘干原料的需要,余热发电利用后的窑尾预热器烟气的排放温度假定为230℃。四级预热器与五级预热器干法水泥窑窑头废气发电量基本相同,在此只比较窑尾预热器余热发电量。

          四级预热器根据烟气温度、烟气成分以及拟排放的烟气温度计算出烟气焓:375℃烟气焓为H375、230℃烟气焓为H230。

          则375℃的废烟气通过SP余热锅炉排放出230℃烟气,可以利用的烟气热量为:ΔH4= Q4 (H375-H230)=8205×104 kJ/h。

          由于四级预热器排烟温度高于五级预热器,根据纯低温余热发电热量利用效率的计算,不难计算出SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率约为η4=23%[5],则窑尾废气可利用余热纯低温发电量为:P4=ΔH4η4/3600=5242kw。

          五级预热器根据烟气温度与烟气成分以及拟排放的烟气温度计算出烟气焓:350℃烟气焓H350和230℃烟气焓H230。则可以利用的烟气热量为: ΔH5= Q5 (H350-H230) =6880×104 kJ/h。

          根据纯低温余热发电热量利用效率的计算,不难计算出SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率约为η5=21%[5],则窑尾废气可利用余热纯低温发电量为: P5=ΔH5η5/3600=4013kw。 

          四级预热器和五级预热器的煤耗

          根据四级预热器热耗3768kJ/kg.cl 折算成煤耗 b4=129kg标煤/t.cl。     即:b4×5000/24=26875kg标准煤/h 

          根据五级预热器热耗为3011kJ/kg.cl 折算成煤耗 b5=103kg标煤/t.cl。     即:b5×5000/24=21458kg标准煤/h     

          计算出的具体数据见表2,表2四级预热器和五级预热器余热发电量对比

           项目 烟气量   SP进口温度  SP出口温度  可利用热量   锅炉吸热转换为电能的效率 估算发电量 
           单位  万Nm3  ℃   ℃   104kJ/h  %   kw 
           四级预热器  35.83 375   230  8205   23   5242
           五级预热器 36.46    350   230   6880   21   4013 

          结果分析

          从计算结果及表3中可以看出:

          四级预热器比五级预热器每小时多耗煤:26875-21458=5416.7kg标准煤/h每小时四级预热器与五级预热器纯低温余热发电差值:P4-P5=1229kwh。

          表3四级预热器和五级预热器余热发电能量利用对比

           项目 可利用热量  热量利用率 估计发电量  烧成煤耗

          生产线每小

          时耗标准煤

           多耗煤与

          耗电之比  

          国家公布

          电标准煤耗 

           单位  104kJ/h  %  kw  kg/t.cl  kg  g标准煤/kwh   g标准煤/kw 
          四级预热器   8205  23  5242  129   26875  4407   356 
          五级预热器  6880  21  4013  103  21458  4407   356 
           差值   \  \  1229   26  5417   4407   356 

          带四级预热器与带五级预热器的新型干法窑相比,其多耗煤与多发电之比为:

          5417/1229=4407g标准煤/kwh,远远大于国家公布的火电标准煤耗:356g标准煤/kwh。由此可以看出,四级预热器窑虽然增加了发电量,但同时也增加了煤耗,增加煤耗量与增加发电量之比远远大于国家公布的火电标准煤耗表明,四级预热器窑的能源利用效率比五级预热器窑低。五级预热器窑投资虽然有所增加,发电量减少;但煤耗量的减少更为明显,其运行时的经济效益和环境效益明显大于四级预热器窑。

          不同的纯低温余热发电技术、热力参数的热力系统,SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率可能多少有些差别,一般来说,排放的废气温度越高,SP锅炉产生的蒸汽温度越高,转换为电能的效率也越高,但对应水泥窑热耗也大幅增加,本文所选效率数值不失一般性,即使某项目效率数值与此有差异,但只要是和本文同样的可比条件,所得结论仍然相同。

          结论

          ①、水泥窑纯低温余热发电应重点考查其能量利用效率而不是吨熟料发电量。

          ②、五级预热器窑在纯低温余热发电方面比四级预热器窑更能提高能源利用率、降低能耗。

          ③、不能为了单纯增加发电量而减少预热器级数,把五级预热器窑改为四级预热器窑更是得不偿失,应把水泥煅烧技术与纯低温余热发电技术结合起来,降低水泥窑能耗,减少排烟损失,提高能源利用率。