二、我國(guó)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備
1．余熱發(fā)電的基本原理
將工業(yè)生產(chǎn)中排出的大量廢氣通過(guò)余熱回收裝置——余熱鍋爐將廢熱進(jìn)行熱交換回收，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
在水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中，水泥窯的窯頭和窯尾產(chǎn)生大量廢氣(廢熱)，在廢氣排出的地方安裝余熱鍋爐，分別稱為AQC鍋爐(窯頭爐)和SP鍋爐(窯尾爐)。在余熱鍋爐內(nèi)，廢氣與水進(jìn)行熱交換，使水產(chǎn)生一定溫度和壓力的過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。
表1 干法中空窯高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主要參數(shù)
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主蒸汽溫度
(℃) |
蒸汽壓力
(MPa) |
余熱
鍋爐 |
裝機(jī)容量
(MW) |
噸熟料發(fā)電量
(kWh/t) |
| 400 |
2.45 |
臥式 |
3.0 |
90～110 |
| 450 |
3.82 |
臥式 |
4.5 |
130～150 |
| 450 |
3.82 |
立式 |
6.0 |
170～180 |
2．純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及主要參數(shù)
目前，我國(guó)水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的核心內(nèi)容是熱力循環(huán)系統(tǒng)，熱力循環(huán)方式主要有單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)三種基本模式，以及由此衍生的復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)成。理論和實(shí)踐表明，以上三種熱力系統(tǒng)的選擇，應(yīng)依據(jù)企業(yè)的具體情況來(lái)選擇合適的系統(tǒng)，采用哪種方式最合理，應(yīng)依據(jù)熱平衡計(jì)算、生產(chǎn)線規(guī)模、企業(yè)管理水平、投資高低等實(shí)際情況，進(jìn)行綜合比較后確定。
純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及主要技術(shù)參數(shù)，以一般5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例進(jìn)行說(shuō)明。規(guī)模相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)線可利用窯頭、窯尾余熱資源，建設(shè)一套裝機(jī)容量為9MW的純低溫余熱電站。主要設(shè)備有凝汽式汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、SP余熱鍋爐和AQC余熱鍋爐，其主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。
表2 純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
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序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo) |
|
l |
凝
汽
式
汽
輪
機(jī) |
l |
額定功率： 9MW
額定主汽壓力：1.25MPa(a)
額定排汽壓力：0.008MPa(a)
額定主汽溫度：325℃
額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min
額定汽耗率： 5.2kg/kWh |
|
2 |
發(fā)
電
機(jī) |
1 |
額定功率： 9MW
額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min
頻率： 50Hz
效率： 96.5% |
|
3 |
SP
余
熱
鍋
爐 |
1 |
入口廢氣量： 340000m3/h(標(biāo)況)
入口廢氣溫度：330℃～340℃
出口廢氣溫度：220℃
(生料粉磨用風(fēng)要求溫度)
漏風(fēng)率： 3%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：310℃
主汽流量： 25t/h |
|
4 |
AQC
余
熱
鍋,
爐 |
1 |
入口廢氣量： 240000m3/h(標(biāo)況)
入口廢氣溫度：350℃～360℃
出口廢氣溫度：100℃
漏風(fēng)率： 2%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：330℃
主汽流量： l8t/h |
主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
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序號(hào) |
技術(shù)名稱 |
指標(biāo) |
備注 |
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1 |
裝機(jī)容量 (MW) |
9 |
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2 |
平均發(fā)電功率 (kW) |
8020～8710 |
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3 |
噸熟料余熱發(fā)電量 (kWh/t) |
35～38 |
按照5500t/d計(jì)算 |
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4 |
水泥熟料燒成熱耗 (kg/t-cl) |
106～110 |
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5 |
年平均發(fā)電成本 (元/kWh) |
0.10～0.16 |
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6 |
工程總投資 (萬(wàn)元) |
6000～7000 |
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7 |
投資回收期 (年) |
3～4 |
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