余熱發(fā)電項目熱工檢測分析

摘要:對琉璃河水泥廠(chǎng)2500d新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)余熱發(fā)電前后進(jìn)行了兩次熱工檢測,從實(shí)際測定和理論上客觀(guān)地分析了余熱發(fā)電建設對水泥生產(chǎn)的影響,為新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)如何在保證熟料燒成系統余熱發(fā)電項目穗定運行的情況下,充分利用燒成系統產(chǎn)生的廢氣余熱來(lái)進(jìn)行余熱發(fā)電提供了很好的參考依據。熱工檢測分析關(guān)鍵詞:新型干法;熱工檢測;余熱發(fā)電中圖分類(lèi)號:TQ1726222文獻標識碼:A文章編號:1001-6171(2009)04009405口口陸震潔,李昌勇,邢國梁,王洛陽(yáng)Thermal Condition Calibrationon waste Heat GenerationXING GuO-liWANG Luo-yang(Materials Science and Engineering College, NanjingIndustrial University, Nanjing, Jiangsu, 210009)Abstract: Twice thermal condition calibrations werecarried out on Liulihe 2500t/d NSP production linebefore and after the waste heat power generation. Theeffect of waste heat generation on cement productionwas analyzed both from practical testing and theory. Agood reference is made by fully using waste heat toproduce power on the basis of stable operation ofKey words: NSP; Thermal condition calibration; Wasteheat power generation前言窯頭余熱鍋爐及SP型窯尾余熱鍋爐。各設備布置如下:水泥工業(yè)是傳統的高能耗行業(yè),就目前國內最先進(jìn)為提高窯頭鍋爐飽和蒸汽品質(zhì)和產(chǎn)量從冷卻機中的生產(chǎn)線(xiàn)工藝,仍有大量的350℃以下的廢氣被直接排部抽出400左右的煙氣管道引入AQC鍋爐。原余風(fēng)管出,其浪費的熱量達到了系統總熱量的30%左右。因此路系統可做為鍋爐的旁通煙道,當鍋爐故障或水泥生產(chǎn)充分利用水泥燒成系統的廢氣余熱,進(jìn)行低溫余熱發(fā)電不正常時(shí)可關(guān)閉去AQC鍋爐的閥門(mén),氣流可不經(jīng)鍋爐而對水泥工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文主要通過(guò)對琉璃由此旁路系統直接排至窯頭收塵器。在冷卻機原余風(fēng)管河水泥廠(chǎng)2500/d新型干法窯余熱發(fā)電項目前后的兩次路上、新設的去鍋爐管路上和出鍋爐管路上均增設電動(dòng)熱工檢測,對余熱發(fā)電及燒成系統之間相互間的影響進(jìn)闞門(mén),以實(shí)現對氣流的調節和切換。窯尾SP鍋爐采用立行了探討,為充分利用燒成系統產(chǎn)生的廢氣余熱來(lái)進(jìn)行式鍋爐,ASH過(guò)熱鍋爐設置在三次風(fēng)管主路上,并設置余熱發(fā)電提供了很好的參考依據。旁路煙道,可通過(guò)調節旁路三次風(fēng)流量來(lái)調節鍋爐負2純低溫余熱系統配置情況荷,并避免鍋爐系統與水泥生產(chǎn)系統發(fā)生故障時(shí)相互影本項目利用水泥窯窯頭熟料冷卻機、窯尾預熱器的響廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電。為充分利用窯頭熟料冷卻機和窯尾ASH型過(guò)熱鍋爐的作用四是將AQC型窯頭余熱鍋預熱器的余熱設置了獨立的ASH型過(guò)熱鍋爐、AQC型爐及SP型窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽利用少量高溫表熟料產(chǎn)量及煤耗熟料產(chǎn)量,kg/h生料喂料量,kgh116250(前)117375(后)197862(前)197411(后)YHa中國煤化工人爐媒粉21525(后)CNMHG通訊地址:南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京210009;收稿日期編輯:趙篷CEMENT TECHNOLOGY 4/2009三次風(fēng)過(guò)熱為400℃的過(guò)熱蒸汽,供汽輪機發(fā)電使用。2817v/d從中可以看出增加余熱發(fā)電系統后,熟料產(chǎn)量3系統熱工標定主要參數對比匯總(表1~7)不但沒(méi)有受到影響,而且略微有所提高。余熱發(fā)電系統對燒成系統的影響4.2系統熱耗分析通過(guò)對余熱發(fā)電前后兩次檢測,分析了余熱發(fā)電系從兩次檢測結果可以看出,燃料熱耗雖然略有下統對燒成系統的影響,結果如下。降,從34874kJ/kg熟料變?yōu)?4760kJ/kg熟料,但系統4.1熟料產(chǎn)量分析支出熱耗還是增加了,從351674kJ/kg熟料增加到從前后兩次熱工檢測結果來(lái)看,該系統的熟料產(chǎn)量35853%kJ/kg熟料。對于帶五級旋風(fēng)預熱器的2500d都已經(jīng)超過(guò)設計產(chǎn)量指標10%以上,分別達到2790υ/d、新型干法窯來(lái)說(shuō)系統熱耗明顯偏高。熱耗偏高的主要原因有表2入窯煤粉工業(yè)分析(1)出預熱器廢氣帶走熱損失較煤粉熱值 Qo, kJ/kg高,兩次檢測,預熱器一級筒出口溫度2359502234293.4534528592606148321.0353.134946都高達360℃以上,與較好的五級預熱(前)(后)(前)(后)(前)(后)(前)(后)器窯低于300℃的水平比較,差距明豪3廢氣成分分析測定結果,%顯。預熱器廢氣熱耗分別達到測點(diǎn)5486kJkg熟料、833.42kJ/kg熟料五級筒出口34.334551.581.230.10一般來(lái)講,當熟料熱耗增加29.26~64.02641.0991.07033.4k4J/kg,噸熟料發(fā)電量相應增加lkWh,即窯系統多消耗1~1.12kg標準表4氣體量及含塵量測定結果(前氣體量煤(此熱耗指標明顯高于大型燃煤電溫度壓力含塵濃度測m《(標)/hm/hm《標)/kg熟料℃Pag/m3(標站)。因此雖然廢氣溫度高,預熱器廢預熱器出口1829684539221573936164501121326氣熱量高有利于余熱發(fā)電,但從節能冷卻機余風(fēng)146735303533126225667方面能源的利用率上來(lái)考慮的話(huà),好還是能使一級筒廢氣出口溫度降低表5氣體量及含塵量測定結果(后到320℃左右的正常水平氣體量溫度壓力含塵濃度(2)預熱器,尤其是一級筒分離效m(標)/hm/hm(標)/kg熟料℃Pag/m{(標果不理想。兩次檢測過(guò)程中,預熱器出預熱器出口1800684636363-611012321.297口飛灰量分別高達196gkg熟料冷卻機余風(fēng)790382327750673487g/kg熟料,飛灰不僅增加了出飛6主要部位氣體量、溫度及壓力灰熱損失,而且會(huì )吸附在余熱鍋爐換氣體量熱面上,影響換熱取樣點(diǎn)溫度,℃10m/h(3)從三次風(fēng)取一部分風(fēng)用于過(guò)人妒三次風(fēng)5436451.830229.20816619865650-1120-120熱鍋爐來(lái)增加發(fā)電,從而降低了人分人爐一次風(fēng)540048305695530514300-600解爐的三次風(fēng)溫,也是熱耗高的一個(gè)入窯二次風(fēng)原因。人冷卻機空氣量254280211.841254.724092227596041443冷卻機系統分析評述出冷卻機三次風(fēng)460冷卻機熟料冷卻效果良好,兩次出過(guò)熱鍋爐三次風(fēng)33051檢測過(guò)程中,出冷卻機熟料平均溫度入煤磨熱風(fēng)6.949僅有695℃和90.2℃,但熱回收效率還7窯尾系統各部位溫度、壓力預熱器分解爐出口畜尾C3出口氣體36836556358068969880l8781023991(后)溫度,℃中國煤化工出口負壓,Pa5980594047804630CNMHG910表觀(guān)分解率%7.2979215891859958495.7891.869190094水泥技術(shù)不是很理想。尤其是增加窯頭余熱鍋8余熱發(fā)電鍋爐系統熱工測試主要數據表爐后,把冷卻機余風(fēng)出風(fēng)口提前到了項目氣體溫度℃負壓Pa工況風(fēng)景,m/h標況風(fēng)量,m(標)h冷卻機中部偏后位置后,雖然提高了窯尾廢氣余風(fēng)溫度和余風(fēng)熱量,但使二次風(fēng)溫出SP鍋爐廢氣237740323395819277和三次風(fēng)溫只有902℃和856℃,和正人AC鍋爐22893l379038常水平有著(zhù)明顯的差距,這也是導致出AC鍋爐893l16378.59019842熱耗偏高的一個(gè)原因。另外增加余熱人過(guò)熱鍋爐1259752發(fā)電后,冷卻機的用風(fēng)量為18048m3出過(guò)熱鍋爐6163305(標)/kg熟料,余風(fēng)排放量為06734m9備余熱發(fā)電鍋爐散熱損失(標)/kg熟料,與國內部分篦冷機比較kJ/kg熟料以及表3中空氣過(guò)剩系數來(lái)看,冷卻窯尾SP鍋爐603750機的用風(fēng)量有些偏小。窯頭AQC鍋爐44TSD分解爐分析三次風(fēng)管過(guò)熱鍋爐912000777作為新型干法窯系統的核心設備,分解爐功能發(fā)揮的優(yōu)劣對于預分過(guò)調整操作,窯尾負壓有所下降,但是從表5空氣過(guò)剩解窯的各項性能指標均有直接影響。該生產(chǎn)線(xiàn)分解爐原系數很低可以看出窯尾的用風(fēng)量不足,如果把用風(fēng)量調來(lái)是考慮采用無(wú)煙煤作燃料的,因而體積很大容積(包整到正常水平的話(huà),窯尾負壓還會(huì )增大,再加上增加窯括鵝頸管)達到1045m3,氣體平均停留時(shí)間超過(guò)6s,從兩尾余熱鍋爐所增加的負壓,風(fēng)壓將接近全壓,風(fēng)機已經(jīng)次檢測結果來(lái)看,出爐的煤粉燃燼度分別達到846%和沒(méi)有富余能力。868%,這為系統長(cháng)期穩定生產(chǎn)奠定了最重要的基礎。生5純低溫余熱發(fā)電系統運行評價(jià)料入窯的表觀(guān)分解率也都達到了95%左右,分解爐的功51余熱發(fā)電鍋爐系統主要參數(表89)能發(fā)揮情況比較不過(guò)第一次熱工檢測時(shí),該分解52余熱鍋爐熱平衡計算爐的旋流預燃室功能發(fā)揮得不是很理想,觀(guān)察發(fā)現火焰5.2.1窯尾SP鍋爐熱平衡計算忽明忽暗穩定性很差。后來(lái)第二次時(shí),旋流預燃室的燃(1)入SP鍋爐窯尾廢氣顯熱燒情況得到了明顯改善,這也是增加余熱發(fā)電后燒成熱Q=83344kJ/kg熟料耗反而有所下降的一個(gè)原因(2)入SP鍋爐窯尾廢氣飛灰顯熱4.5窯系統的預熱器分析Q=6373k/kg熟料作為五級預分解窯而言,該生產(chǎn)線(xiàn)出預熱器的廢氣(3)出SP鍋爐廢氣顯熱溫度明顯過(guò)高,但各級溫降規律基本正常(表7)。從表3可以看出,空氣過(guò)剩系數很低,說(shuō)明用風(fēng)量有些不足,另=192771/117375×1.4606×223外窯尾系統用煤量有些偏大,分解爐未燃盡煤粉在C4、=53494k/kg熟料C5繼續燃燒,因此導致了預熱器系統整體溫度偏高,影(4)出SP鍋爐飛灰顯熱(假定沉落的飛灰與鍋爐出響了系統的能耗指標?？陲w灰溫度相同)從預熱器系統的各部位風(fēng)速看,各級預分解系統的QaepMMw/M, THepo出口風(fēng)速很低,但各級旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速比較高,除C10.1877×0.8835×223外,基本都在20m/8左右。高進(jìn)口風(fēng)速造成了相對比較3698kJ/kg熟料高的系統壓降。這是系統Cl出口廢氣管負壓達到(5)SP鍋爐漏風(fēng)顯熱6110Pa的基本原因。而高進(jìn)口風(fēng)速對分離效果也會(huì )產(chǎn)生Vue=max(aspor-aXV負面影響,故Cl分離效率不夠理想,也與進(jìn)口風(fēng)速偏高=0.1556×(1386-1.292)×5.8966有直接關(guān)系=00860m3(標)kg熟料46高溫風(fēng)機運行分析該系統在高溫風(fēng)機設計選型時(shí)已經(jīng)考慮了采用余0.0860x1.2957x17熱發(fā)電設備,所選高溫風(fēng)機的全壓達到9100Pa,風(fēng)量48中國煤化工萬(wàn)m3h。但從風(fēng)機電流看,余熱發(fā)電前高溫風(fēng)機的電TH已經(jīng)達到額定電流90%-95%,雖然增加余熱發(fā)電后CNMHGCEMENT TECHNOLOGY 4/2009(7)SP鍋爐用于余熱發(fā)電的熱量53余熱鍋爐熱效率分析QsiQ+Qa+Quer-Qspo-QneoQ從此次標定的情況來(lái)看,熟料熱耗為347601kJ=322.00kJ/kg熟料kg,發(fā)電量平均可以達到5500kWh以上,噸熟料發(fā)電量522窯頭AQC鍋爐熱平衡計算就可達到4685kWh(1)入AQC鍋爐窯尾廢氣顯熱從熱平衡表10,11,12計算出余熱系統總有效利用Q=479.53k/kg熟料熱ΣQa,窯頭窯尾廢氣以及經(jīng)過(guò)過(guò)熱鍋爐的三次風(fēng)總熱(2)入AQC鍋爐窯尾廢氣飛灰顯熱量∑Q以及它們的比值。Q=205kJ/kg熟料∑Q=Q4+Q從g+Q(3)出AQC鍋爐廢氣顯熱37794890+45458677+14491768=97745335kJh=90198/117375×13004x893ΣQ=97824786+56284859+36762818=8924kJ/kg熟料=190872463kJh(4)出AQC鍋爐飛灰顯熱(假定沉落的飛灰與鍋爐∑QΣQ=51.21%出口飛灰溫度相同)計算得出:有效利用熱占窯頭窯尾廢氣以及三次風(fēng)Qathaooo=MIpthwgar/M+ X CHithago XTtwgoo可利用熱量的百分比達到了51.21%,余熱發(fā)電系統對廢00043x07774×893氣熱量有很好的利用率。=0.30kJ/kg熟料再從理論上“混合熱效率"進(jìn)行分析(5)AQC鍋爐漏風(fēng)顯熱混合熱效率q的定義是可用于發(fā)電的水泥窯總余裹10窯尾SP鍋爐熱平衡計算結果l110/117375×1,2957×17=209kJ/kg熟料k/kg熟料(6)AQC鍋爐散熱損失入SP鍋爐窯尾廢氣顯熱97824786Q=6.84k/kg熟料入SP鍋爐窯尾廢氣飛灰顯熱63.73(7)AQC鍋爐用于余熱發(fā)電的熱量漏入空氣顯熱QMFQ++Qan+QaNgQMago-QnthMg00-QsAc出SP鍋爐廢氣顯熱53494627881758729kJ/kg熟料出SP鍋爐飛灰顯熱3698523三次風(fēng)過(guò)熱鍋爐熱平衡計算SP鍋爐散熱損失603750(1)入過(guò)熱鍋爐窯尾廢氣顯熱用于余熱發(fā)電的熱量3220037794890饔11窯頭AQC鍋爐熱平衡計算結果=30890/117375×13903×856=313.21kJ/kg熟料kJkg熟料(2)入過(guò)熱鍋爐窯尾廢氣飛灰顯熱人AQC鍋爐廢氣顯熱56284859Q=Mm/MxCu×T=137kJkg熟料QC鍋爐廢氣飛灰顯熱(3)出過(guò)熱鍋爐廢氣顯熱漏人空氣顯熱出AQC鍋爐廢氣顯熱104740623305l/117375×13406×485=18308kJ/kg熟料出AQC鍋爐廢氣飛灰顯熱35213(4)出過(guò)熱鍋爐飛灰顯熱(假定沉落的飛灰與鍋爐AQC鍋爐散熱損失出口飛灰溫度相同用于余熱發(fā)電的熱量Qsg=M/ MaXCeuoXTe=0.67kJ/kg熟料表12過(guò)熱鍋爐熱平衡計算結果(5)過(guò)熱鍋爐漏風(fēng)顯熱k/kg熟料入過(guò)熱鍋爐廢氣顯熱313.2136762818=2161/11375×12957×17=04kJ/kg熟料入過(guò)熱鍋爐廢氣飛灰顯熱161118(6)過(guò)熱鍋爐散熱損失漏人空氣顯熱Qv=7.77kJ/kg熟料出過(guò)熱鍋爐廢氣(7)過(guò)熱鍋爐用于余熱發(fā)電的熱量中國煤化工Qo=Qe+Q+Qis-Qo-Qn0-QsNMHG912000=123.47kJ/kg熟料2009/4水泥技術(shù)衰13測量結果用風(fēng)量,使用煤量和用風(fēng)量調整到合理水平。c適當調整余熱發(fā)電前余熱發(fā)電后卻機余風(fēng)的取風(fēng),盡量使二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫能達到媒耗,kgh18260.7正常的水平原煤熱值,kJ/kg(3)從余熱發(fā)電系統來(lái)看,噸熟料發(fā)電量可達到系統吸收熱量,/h4079969944685kWh以上,有效利用熱占窯頭窯尾廢氣以及三次風(fēng)2817可利用熱量的百分比達到了51.21%,混合熱效率也達到熟料產(chǎn)量,th20.25%,但系統熱耗相應增高。熟料熱耗,J/kg熟料3487433476.01參考文獻:)陳濤曹華水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及其效益分析U新世紀表14熱平衡分析結果水泥導報,2005(2)余熱發(fā)電前余熱發(fā)電后[2]曲業(yè)嶺2500d水泥窯純低溫余熱電站簡(jiǎn)介節能200(7)Cl出口顯熱,k/kg熟料854.86[3唐金泉我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的現狀發(fā)展趨勢及存在的問(wèn)題SP鍋爐出口廢氣顯熱,kJkg熟料U水泥,200011冷卻機出口顯熱,k/k熟料473.998924[4陸雷,關(guān)國芳考洪濤100%燒無(wú)煙煤的預分解窯燒成系統的熱工熟料燒成所需熱耗,/kg熟料7577標定與分析門(mén)新世紀水泥導報2006(6)輻射熱,k/kg熟料391.6444.65彭巖姚敏娟大型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)純低溫余熱發(fā)電熱量利用分析出冷卻機熟料顯熱,/kg熟料53.570.14小中國水泥,2005(5發(fā)電折合熱量,kJ/kg熟料833.046唐金泉水泥密純低溫余熱發(fā)電技術(shù)評價(jià)方法的探討門(mén)中國水泥發(fā)電功率,kW20075熟料發(fā)電量,kWht熟料(上接第89頁(yè))熱量轉化為電能的比例間在確保系統整體溫度時(shí),應把窯速快轉起來(lái),設計發(fā)電功率D×3600窯速為0.35r/mn-4.0r/min,正常生產(chǎn)中我們把窯速可用于發(fā)電的總余熱量∑Qa控制在3.85r/min~395r/min。因為原料中氧化鎂和燃5500×3600可用于發(fā)電的總余熱量∑Q料中灰分的增加,降低了最低共熔溫度,熟料結粒提前了。窯速快料層薄窯內物料填充率低,提高了帶起的上式計算得該系統的混合熱效率η為20高度,相對提高了物料的傳熱效果,減輕了窯的熱負54綜合熱耗分析荷,熟料結粒細小均齊,亦減少長(cháng)長(cháng)厚窯皮的機會(huì )。在按照測量數據分析,增加余熱發(fā)電前后熱耗差別不煤質(zhì)很差的時(shí)候,可以適當減少喂料量,不要輕易降低大,但通過(guò)熱平衡分析,增加余熱發(fā)電后熱耗有所提高窯速。降窯速在短時(shí)間里對質(zhì)量的調整有效果,待窯內增加余熱發(fā)電前后的對比見(jiàn)表13、14。填充率變大,料層變厚,對熟料結粒,物料化學(xué)反應,硅由此可見(jiàn)增加余熱發(fā)電后燒成熱耗達到了37296酸三鈣的生成都是不利的,還會(huì )形成厚窯皮。如果強求kJkg熟料,比余熱發(fā)電前增加了253.64kJ/kg熟料,與產(chǎn)量,則破壞了窯內熱工制度,甚至被迫加頭煤造成實(shí)際測量的煤耗有一定的差距,因為國內水泥廠(chǎng)媒粉計不完全燃燒,出現黃心料。量裝置普遍存在著(zhù)較大的誤差,還應通過(guò)實(shí)際測量進(jìn)34燃燒器的使用步核實(shí)實(shí)際煤耗。在燃燒器的調節方面,適當開(kāi)大內風(fēng)和增加一次6結束語(yǔ)風(fēng)壓。我們使用的三通道噴煤管一次風(fēng)壓力達到(1)從熟料燒成系統和余熱發(fā)電系統整體來(lái)看,整800-,提高一次風(fēng)速,增加對二次風(fēng)的攜個(gè)系統運行良好,余熱發(fā)電量達到了設計時(shí)的發(fā)電要卷能力,使風(fēng)煤混合更加激烈,從而提高火焰溫度。求,熟料燒成系統也運行穩定,熟料產(chǎn)量略微增加,但熟.5結皮的清理料燒成熱耗有所增加氧化鎂堿及灰分等低熔點(diǎn)成分的存在,窯尾煙室(2)從熟料燒成系統來(lái)看,增加余熱發(fā)電系統后熟不可避免地要出現結皮。要及時(shí)徹底地清除煙室內壁料熱耗和預熱器出口負壓仍有些偏高,還有進(jìn)一步優(yōu)化和下料斜坡的積灰、結塊,防止影響系統通風(fēng)。煙室相的空間主要可對一下幾個(gè)方面進(jìn)行調整從而達到進(jìn)「中國煤化工相當于人的氣管。分一步增加熟料產(chǎn)量降低熟料熱耗的目的。a對預熱器結主五級預熱器的分叉構進(jìn)行優(yōu)化降低出口負壓并提高分離效率尤其是1級CNMHG響極大,是每次檢修筒的分離效率。b適當減少窯尾系統用煤量和適當增加必須認真清理的地方。CEMENT TECHNOLOGY 4/2009