面向二十一世紀(jì)的水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備4

3 余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
　　根據(jù)上述理論分析結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究及若干余熱電站的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)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(gòu)成是不相同的，為了將廢氣余熱最大限度地轉(zhuǎn)換為電能，今后的水泥窯余熱發(fā)熱力系統(tǒng)應(yīng)主要發(fā)展如下幾種方式：
　　對于具有350～550℃廢氣同時(shí)又具的180～350℃廢氣的水泥窯（預(yù)分解窯、預(yù)熱器窯、篦式冷卻機(jī)），當(dāng)僅利用余熱來發(fā)電時(shí)（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(yīng)按圖九所示構(gòu)成：
　　這個(gè)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想為：利用350～550℃的廢氣通過鍋爐N生產(chǎn)相對高壓高溫的蒸汽并做為汽輪機(jī)的主進(jìn)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(shí)保證出余熱鍋爐N的廢氣溫度能夠滿足水泥生產(chǎn)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(chǎn)低壓低溫蒸汽做為汽輪機(jī)的低壓進(jìn)汽（補(bǔ)汽），同時(shí)生產(chǎn)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(dāng)水泥生產(chǎn)物料烘干所需廢氣溫度小于220℃時(shí)，每噸水泥熟料余熱發(fā)電量根據(jù)廢氣溫度的不同為32～120kWh。
　　當(dāng)水泥生產(chǎn)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(shí)，發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)按圖十所示構(gòu)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(jià)值也是很高的。按此系統(tǒng)，根據(jù)用于水泥生產(chǎn)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(shí)提高4～8 kWh，出鍋爐W的廢氣溫度可降至100℃以下。
　　當(dāng)水泥生產(chǎn)企業(yè)要求發(fā)電能力大且有煤矸石、垃圾等劣質(zhì)燃料來源時(shí)，可采用帶補(bǔ)燃鍋爐的余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)，見圖十一。
　　這個(gè)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想為：利用350～550℃的廢氣通過鍋爐N生產(chǎn)高壓飽和蒸汽及高壓高溫?zé)崴?，其蒸汽通入補(bǔ)燃鍋爐汽包、高溫?zé)崴鰹檠a(bǔ)燃鍋爐給水，由于補(bǔ)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(gè)系統(tǒng)由于帶有補(bǔ)燃鍋爐，其發(fā)電裝機(jī)容量是變化的，確定發(fā)電裝機(jī)容量有如下兩種方式：
第一種：經(jīng)濟(jì)型方式，即發(fā)電裝機(jī)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(jī)容量對于水泥生產(chǎn)廠來講，由于發(fā)電能力大，電站生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性即水泥生產(chǎn)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(jī)容量按技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的最小補(bǔ)燃量來確定。按此方式確定的裝機(jī)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(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性則不是很好。這種方式確定的裝機(jī)容量，補(bǔ)燃鍋爐在技術(shù)上可以做到的最低燃料消耗量（也即為補(bǔ)燃量）為275g/ kWh（標(biāo)準(zhǔn)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(yù)熱器的水泥窯），由于水泥生產(chǎn)用物料的烘干大部分不用廢氣且熟料冷卻機(jī)大部分沒有廢氣產(chǎn)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(yīng)按圖十二所示構(gòu)成。
　　按此系統(tǒng)，根據(jù)廢氣溫度的不同每噸熟料余熱發(fā)電量可以達(dá)到120～220 kWh，自鍋爐L排出的廢氣溫度可以降至100℃以下。

4 結(jié)語
　　經(jīng)過十幾年的開發(fā)、研究和若干實(shí)際工程投產(chǎn)運(yùn)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(shù)、帶補(bǔ)燃的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)還是高溫余熱發(fā)電技術(shù)，同時(shí)在余熱發(fā)電技術(shù)中無論是余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)還是設(shè)備（國產(chǎn)化）都已成熟可靠，尤其是補(bǔ)汽式汽輪機(jī)的研制成功，使我國余熱發(fā)電技術(shù)及裝備除了汽輪機(jī)本體效率比日本人略低外，總體上的技術(shù)水平已經(jīng)趕上國際先進(jìn)工業(yè)國家，為我國眾多的不同窯型水泥生產(chǎn)廠提供了可供選擇的余熱發(fā)電技術(shù)及裝備。對于上述余熱發(fā)電技術(shù)，無論是循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)工質(zhì)、還是各種專用設(shè)備（余熱鍋爐、補(bǔ)燃鍋爐、汽輪機(jī)、鍋爐給水除氧設(shè)備等）仍然有進(jìn)一步發(fā)展、提高的余地，同時(shí)也存在著余熱發(fā)電技術(shù)如何與水泥熟料煅燒技術(shù)進(jìn)一步結(jié)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(chǎn)系統(tǒng)的問題。本文僅就我國余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀、余熱發(fā)電技術(shù)的理論基礎(chǔ)、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(guān)于余熱發(fā)電技術(shù)的各種專用設(shè)備的發(fā)展、余熱發(fā)電技術(shù)的節(jié)能及經(jīng)濟(jì)社會效益、余熱發(fā)電技術(shù)如何與水泥熟料煅燒技術(shù)進(jìn)一步結(jié)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(chǎn)系統(tǒng)的問題將另文闡述?？偟哪繕?biāo)我們認(rèn)為：將水泥生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)電技術(shù)與余熱發(fā)電技術(shù)結(jié)合起來開發(fā)出每公斤綜合能耗（熱耗及電網(wǎng)供電量）僅相當(dāng)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(chǎn)技術(shù)是現(xiàn)實(shí)的、也是可能的。