3 余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

根據上述理論分析結合實驗研究及若干余熱電站的實際生產運行情況，對于不同的水泥窯由于其廢氣溫度、廢氣余熱分布不同，余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的構成是不相同的，為了將廢氣余熱最大限度地轉換為電能，今后的水泥窯余熱發(fā)熱力系統(tǒng)應主要發(fā)展如下幾種方式：

對于具有350～550℃廢氣同時又具的180～350℃廢氣的水泥窯（預分解窯、預熱器窯、篦式冷卻機），當僅利用余熱來發(fā)電時（即純中低溫廢氣余熱發(fā)電），其發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)應按圖九所示構成：

這個系統(tǒng)的主要設計思想為：利用350～550℃的廢氣通過鍋爐N生產相對高壓高溫的蒸汽并做為汽輪機的主進汽，其蒸汽參數(shù)按蒸汽溫度比廢氣溫度低20～100℃、蒸汽壓力保證蒸汽有100～200℃過熱度同時保證出余熱鍋爐N的廢氣溫度能夠滿足水泥生產物料烘干的要求來確定；利用350℃以下的廢氣通過鍋爐L生產低壓低溫蒸汽做為汽輪機的低壓進汽（補汽），同時生產80℃左右的熱水（保證鍋爐給水除氧效果），其蒸汽參數(shù)按蒸汽壓力大于0.2MPa并保證出鍋爐L的廢氣溫度小于100℃、蒸汽溫度保證具有15～50℃過熱度的要求來確定。按此系統(tǒng)，當水泥生產物料烘干所需廢氣溫度小于220℃時，每噸水泥熟料余熱發(fā)電量根據廢氣溫度的不同為32～120kWh。

當水泥生產物料烘干不需要廢氣或鍋爐N的廢氣不能全部用于物料烘干時，發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)應按圖十所示構成。

由于鍋爐N的蒸汽壓力較高，其出口廢氣溫度是不可能低于180℃的，因此其出口廢氣余熱的回收利用價值也是很高的。按此系統(tǒng)，根據用于水泥生產物料烘干廢氣的多少，每噸水泥余熱發(fā)電量可以比不帶二級低壓余熱鍋爐時提高4～8 kWh，出鍋爐W的廢氣溫度可降至100℃以下。

當水泥生產企業(yè)要求發(fā)電能力大且有煤矸石、垃圾等劣質燃料來源時，可采用帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)，見圖十一。

這個系統(tǒng)的主要設計思想為：利用350～550℃的廢氣通過鍋爐N生產高壓飽和蒸汽及高壓高溫熱水，其蒸汽通入補燃鍋爐汽包、高溫熱水做為補燃鍋爐給水，由于補燃鍋爐為消耗燃料的鍋爐，因此其蒸汽參數(shù)按火力發(fā)電廠中壓、中溫以上的參數(shù)要求確定。此系統(tǒng)符合通過理論分析所確定的確定余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的原則，其180～350℃的低溫廢氣余熱利用方式與純中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)相同。

這個系統(tǒng)由于帶有補燃鍋爐，其發(fā)電裝機容量是變化的，確定發(fā)電裝機容量有如下兩種方式：
第一種：經濟型方式，即發(fā)電裝機容量按水泥廠全廠總用電功率的80～90%確定。按此方式確定的裝機容量對于水泥生產廠來講，由于發(fā)電能力大，電站生產運行的經濟性即水泥生產廠的獲利是好的，但節(jié)能效果則不是很好。

第二種：節(jié)能型方式，即發(fā)電裝機容量按技術上可能實現(xiàn)的最小補燃量來確定。按此方式確定的裝機容量其節(jié)能效果是好的，但對水泥廠來講由于發(fā)電能力受限，電站生產運行的經濟性則不是很好。這種方式確定的裝機容量，補燃鍋爐在技術上可以做到的最低燃料消耗量（也即為補燃量）為275g/ kWh（標準煤）。

對于僅具有550～850℃廢氣的水泥窯（中空余熱發(fā)電窯、帶有流態(tài)化分解爐及1～2級預熱器的水泥窯），由于水泥生產用物料的烘干大部分不用廢氣且熟料冷卻機大部分沒有廢氣產生，因此按確定余熱發(fā)電。

熱力循環(huán)系統(tǒng)的原則，其發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)應按圖十二所示構成。

按此系統(tǒng)，根據廢氣溫度的不同每噸熟料余熱發(fā)電量可以達到120～220 kWh，自鍋爐L排出的廢氣溫度可以降至100℃以下。

4 結語

經過十幾年的開發(fā)、研究和若干實際工程投產運行，對于水泥窯余熱發(fā)電來講，無論是純中低溫余熱發(fā)電技術、帶補燃的中低溫余熱發(fā)電技術還是高溫余熱發(fā)電技術，同時在余熱發(fā)電技術中無論是余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)還是設備（國產化）都已成熟可靠，尤其是補汽式汽輪機的研制成功，使我國余熱發(fā)電技術及裝備除了汽輪機本體效率比日本人略低外，總體上的技術水平已經趕上國際先進工業(yè)國家，為我國眾多的不同窯型水泥生產廠提供了可供選擇的余熱發(fā)電技術及裝備。對于上述余熱發(fā)電技術，無論是循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)工質、還是各種專用設備（余熱鍋爐、補燃鍋爐、汽輪機、鍋爐給水除氧設備等）仍然有進一步發(fā)展、提高的余地，同時也存在著余熱發(fā)電技術如何與水泥熟料煅燒技術進一步結合以開發(fā)出帶有中低溫余熱發(fā)電的更加節(jié)能的新型干法水泥生產系統(tǒng)的問題。本文僅就我國余熱發(fā)電技術的發(fā)展過程及現(xiàn)狀、余熱發(fā)電技術的理論基礎、余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)今后的發(fā)展方向作了論述，關于余熱發(fā)電技術的各種專用設備的發(fā)展、余熱發(fā)電技術的節(jié)能及經濟社會效益、余熱發(fā)電技術如何與水泥熟料煅燒技術進一步結合以開發(fā)出帶有中低溫余熱發(fā)電的更加節(jié)能的新型干法水泥生產系統(tǒng)的問題將另文闡述?？偟哪繕宋覀冋J為：將水泥生產設備的節(jié)電技術與余熱發(fā)電技術結合起來開發(fā)出每公斤綜合能耗（熱耗及電網供電量）僅相當于850×4.1868kJ熱能的帶有中低溫余熱發(fā)電的新型干法水泥生產技術是現(xiàn)實的、也是可能的。

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