摘要:

水泥窯低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的方案優(yōu)劣, 不能單純采用“噸熟料發(fā)電量”這一個指標。文章詳細分析了原料磨種類、原料水分、烘干氣體溫度、煤磨位置、增濕塔位置、預(yù)熱器級數(shù)對發(fā)電量的影響, 以及為追求高發(fā)電量而影響原水泥生產(chǎn)線正常運行的諸多不利狀況。在此基礎(chǔ)上, 作者對行業(yè)內(nèi)存在熱點問題進行了相關(guān)的剖析。

0 前言

當前, 全國水泥行業(yè)利用預(yù)熱器和冷卻機的低溫余熱進行余熱發(fā)電的技術(shù), 正如火如荼地得到普遍應(yīng)用和推廣。采用這項技術(shù), 不可避免地會對原有工藝流程、設(shè)備布置、風機參數(shù)帶來影響; 另一方面, 原料磨、煤磨的形式, 預(yù)熱器的級數(shù)和增濕塔的位置等等, 也影響到發(fā)電量。

我們認為單純采用“噸熟料發(fā)電量(kWh/t)”指標進行發(fā)電量和方案的對比是不科學(xué)、不準確的,不能全面反映方案的優(yōu)越性。因工藝流程、設(shè)備選型和配置不同時會產(chǎn)生不同的熱焓量。本文擬從工藝設(shè)計觀點出發(fā), 結(jié)合實際生產(chǎn)和設(shè)計中碰到的問題, 論述低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中熱能轉(zhuǎn)換為電能的各項影響因素, 以及熱耗與發(fā)電量的關(guān)系。
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我們知道, 發(fā)電系統(tǒng)有單壓不補氣、多壓補氣及復(fù)合閃蒸技術(shù)方案, 但三種模式并無本質(zhì)區(qū)別,都是利用出預(yù)熱器320~380 ℃及出冷卻機350 ℃左右的廢氣組成低壓低溫、或中壓中低溫系統(tǒng), 噸熟料發(fā)電量在32~40 kWh/t 之間。本文僅以單壓不補氣系統(tǒng)為基準進行方案比較和分析論述, 供參考。

1 生料磨采用立磨, 入磨物料水分對余熱發(fā)電系統(tǒng)的影響

從目前一般宣傳資料看, 出SP 爐的氣體溫度標明在230~250 ℃之間。應(yīng)當說, 出SP 爐的溫度,是與生料磨選型及原料平均水分有關(guān)的。只有當選用立磨、輥壓機終粉磨及筒輥磨(HORO 磨) 粉磨生料, 且入磨平均水分在4%~4.5%時, 出SP 爐的氣體溫度才能控制在230~250 ℃之間。
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為提高烘干效率, 立磨要維持風環(huán)處有一定風速, 以滿足磨內(nèi)提升懸浮物料的要求; 同理, 輥壓機終粉磨中的V 型選粉機及筒輥磨也需要一定的風量。根據(jù)傳熱基本公式, 氣體傳給物料的熱量q ( 4.18 kJ/kg) 隨入磨物料水分[w(H2O)] 的增大而提高, 即q∝w(H2O)∝Vct。由于風量V 基本為一常數(shù)( 折成標況下約為1~1.3 m3/kg) , 因此入磨熱風溫度t 與原料水分w(H2O)成正向關(guān)系。
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以立磨為例, 根據(jù)熱平衡計算可以求出水分不同時需要的熱風溫度t。

計算條件: 熟料臺時產(chǎn)量為5 500 t/d, 出預(yù)熱器廢氣量( 折成標況) 為1.5m3/kg; 立磨生料臺時產(chǎn)量450 t/h, 循環(huán)風量33%, 入磨風量( 折成標況) 1m3/kg。求得t 與w(H2O)的關(guān)系, 見表1 及圖1 所示。
由表1 及圖1 可見, 隨入磨物料水分增加, 立磨需要的熱風溫度愈高; 而能供給發(fā)電的熱量愈少。水分每增加1%, 如果要滿足立磨烘干水分所需的熱量, 則生產(chǎn)每kg 熟料供給SP 爐的發(fā)電熱量超過10 ×4.18 kJ, 那噸熟料的發(fā)電量就要降低3.0 kWh/t 以上。

低溫余熱發(fā)電的原則是先滿足工藝生產(chǎn)的需要。南方雨季多, 黏土水分經(jīng)常>20%, 原料的平均綜合水分常超過5%, 對發(fā)電量影響很大。關(guān)于這一點, 在考慮余熱發(fā)電方案時, 一定不能忽略。