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(gè)指標(biāo)。文章詳細(xì)分析了原料磨種類(lèi)、原料水分、烘干氣體溫度、煤磨位置、增濕塔位置、預(yù)熱器級(jí)數(shù)對(duì)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(yùn)行的諸多不利狀況。在此基礎(chǔ)上, 作者對(duì)行業(yè)內(nèi)存在熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的剖析。
0 前言
當(dāng)前, 全國(guó)水泥行業(yè)利用預(yù)熱器和冷卻機(jī)的低溫余熱進(jìn)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(xiàng)技術(shù), 不可避免地會(huì)對(duì)原有工藝流程、設(shè)備布置、風(fēng)機(jī)參數(shù)帶來(lái)影響; 另一方面, 原料磨、煤磨的形式, 預(yù)熱器的級(jí)數(shù)和增濕塔的位置等等, 也影響到發(fā)電量。
我們認(rèn)為單純采用“噸熟料發(fā)電量(kWh/t)”指標(biāo)進(jìn)行發(fā)電量和方案的對(duì)比是不科學(xué)、不準(zhǔn)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(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的熱焓量。本文擬從工藝設(shè)計(jì)觀點(diǎn)出發(fā), 結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中碰到的問(wèn)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(xiàng)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(bǔ)氣、多壓補(bǔ)氣及復(fù)合閃蒸技術(shù)方案, 但三種模式并無(wú)本質(zhì)區(qū)別,都是利用出預(yù)熱器320~380 ℃及出冷卻機(jī)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(bǔ)氣系統(tǒng)為基準(zhǔn)進(jìn)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(duì)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(biāo)明在230~250 ℃之間。應(yīng)當(dāng)說(shuō), 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(dāng)選用立磨、輥壓機(jī)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(shí), 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(fēng)環(huán)處有一定風(fēng)速, 以滿足磨內(nèi)提升懸浮物料的要求; 同理, 輥壓機(jī)終粉磨中的V 型選粉機(jī)及筒輥磨也需要一定的風(fēng)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(fēng)量V 基本為一常數(shù)( 折成標(biāo)況下約為1~1.3 m3/kg) , 因此入磨熱風(fēng)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(jì)算可以求出水分不同時(shí)需要的熱風(fēng)溫度t。
計(jì)算條件: 熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為5 500 t/d, 出預(yù)熱器廢氣量( 折成標(biāo)況) 為1.5m3/kg; 立磨生料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量450 t/h, 循環(huán)風(fēng)量33%, 入磨風(fēng)量( 折成標(biāo)況) 1m3/kg。求得t 與w(H2O)的關(guān)系, 見(jiàn)表1 及圖1 所示。
由表1 及圖1 可見(jiàn), 隨入磨物料水分增加, 立磨需要的熱風(fēng)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(guò)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(guò)5%, 對(duì)發(fā)電量影響很大。關(guān)于這一點(diǎn), 在考慮余熱發(fā)電方案時(shí), 一定不能忽略。
