琉璃河水泥厂2500t新型干法窑余热发电项目热工检测分析Word下载.docx
《琉璃河水泥厂2500t新型干法窑余热发电项目热工检测分析Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《琉璃河水泥厂2500t新型干法窑余热发电项目热工检测分析Word下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
53.13（前）
49.46（后）
表3废气成分分析测定结果
成份%
测点
CO2
O2
CO
N2
α
五级筒出口
34.3
34.55
1.58
1.23
0.10
0.23
64.02
64
1.099
1.070
表4气体量及含尘量测定结果（前）
气
体
量
温
度
压
力
含尘浓度
Nm3/h
m3/h
Nm3/kg-cl
℃
Pa
g/Nm3
预热器出口
182968
453922
1.5739
361
-6450
122.32
1.326
冷却机余风
146735
303533
1.2622
285
-1181
5.667
表5气体量及含尘量测定结果（后）
180068
446536
1.5341
363
-6110
1.297
79038
232775
0.6734
529
-228
6.38
表6主要部位气体量、温度及压力
内容
取样点
气体量
温度
压力
103Nm3/h
103m3/h
入炉三次风
54.364
51.830
229.208
166.619
865
650
-1120
入炉一次风
5.400
4.830
5.695
5.305
14
25
-300
-600
入窑二次风
1030
902
入冷却机空气量
254.280
211.841
254.72409
222.7596
0.4
出冷却机三次风
53.990
224.351
856
-460
出过热锅炉三次风
33.051
70.422
485
-616
入煤磨热风
6.949
19.404
-549
表7窑尾系统各部位温度、压力
项目
预热器
分解炉出口
窑尾
C1
C2
C3
C4
C5
出口气体温度℃
368（前）
365（后）
563（前）
580（后）
689（前）
698（后）
801（前）
807（后）
868（前）
862（后）
87
6前
878
后
1023前
991后
出口负压Pa
5980
5940
4780
4630
4120
3065
2880
1910
1642
930
910
150
160
表观分解率（%）
7.29
7.92
15.89
18.59
95.84
95.78
91.86
91.94
表8系统热量平衡表中主要支出热量
主要支出热
余热发电前（kJ/kg）
余热发电后（kJ/kg）
熟料形成热
1742.70
1757.70
预热器出口废气显热
854.86
833.42
冷却机余风显热
473.99
479.53
系统表面散热
391.60
444.60
出冷却机熟料显热
53.59
70.14
系统热耗
3516.74
3585.39
余热发电系统对烧成系统的影响
通过对余热发电前后两次检测，分析了余热发电系统对烧成系统的影响。
分析结果如下：
1．
熟料产量分析
从前后两次热工检测结果来看，该系统的熟料产量都已经超过设计产量指标10％以上，分别达到2790t/d、2817t/d。
从中可以看出增加余热发电系统后，熟料产量不但没有受到影响，而且略微有所提高。
2．
系统热耗分析
从两次检测结果可以看出，燃料热耗虽然略有下降，从3487.4kJ/kg-cl变为3476.0kJ/kg-cl，但系统支出热耗还是增加了，从3516.74kJ/kg-cl增加到3585.39kJ/kg-cl。
对于带五级旋风预热器的2500t/d新型干法窑来说系统热耗明显偏高。
热耗偏高的主要原因有：
（1）出预热器废气带走热损失较高，两次检测，预热器一级筒出口温度都高达360℃以上，与较好的五级预热器窑低于300℃的水平比较，差距明显。
预热器废气热耗分别达到854.86kJ/kg-cl、833.42kJ/kg-cl。
一般来讲，当熟料热耗增加7～8kcal/kg，吨熟料发电量相应增加1Kwh，即窑系统多消耗1～1.12kg标准煤（此热耗指标明显高于大型燃煤电站）
【3】。
因此虽然废气温度高，预热器废气热量高有利于余热发电，但从节能方面，能源的利用率上来考虑的话，最好还是能使一级筒废气出口温度降低到320℃左右的正常水平。
（2）预热器，尤其是一级筒分离效果不理想。
两次检测过程中，预热器出口飞灰量分别高达196g/kg-cl、188.7g/kg-cl，飞灰不仅增加了出飞灰热损失，而且会吸附在余热锅炉换热面上，影响换热。
（3）从三次风取一部分风用于过热锅炉来增加发电，从而降低了入分解炉的三次风温，也是热耗高的一个原因。
3．冷却机系统分析评述
冷却机熟料冷却效果良好，两次检测过程中，出冷却机熟料平均温度仅有69.5℃和90.2℃，但热回收效率还不是很理想。
尤其是增加窑头余热锅炉后，把冷却机余风出风口提前到了冷却机中部偏后位置后，虽然提高了余风温度和余风热量，但使二次风温和三次风温只有902℃和856℃，和正常水平有着明显的差距，这也是导致热耗偏高的一个原因。
另外增加余热发电后，冷却机的用风量为1.8048Nm3/kg-cl，余风排放量为0.6734Nm3/kg-cl，与国内部分篦冷机比较以及表3中空气过剩系数来看，冷却机的用风量有些偏小。
3．TSD分解炉分析
作为新型干法窑系统的核心设备，分解炉功能发挥的优劣对于预分解窑的各项性能指标均有直接影响。
该生产线分解炉原来是考虑采用无烟煤作燃料的，因而体积很大，容积（包括鹅颈管）达到1045m3，气体平均停留时间超过6s，从两次检测结果来看，出炉的煤粉燃烬度分别达到84.6%和86.8%，这为系统长期稳定生产奠定了最重要的基础。
生料入窑的表观分解率也都达到了95%左右，分解炉的功能发挥情况比较合理。
不过第一次热工检测时，该分解炉的旋流预燃室功能发挥得不是很理想，观察发现火焰忽明忽暗，稳定性很差。
后来第二次时，旋流预燃室的燃烧情况得到了明显改善，这也是增加余热发电后烧成热耗反而有所下降的一个原因。
4．窑系统的预热器分析
作为五级预分解窑而言，该生产线出预热器的废气温度明显过高，但各级温降规律基本正常（见表7）。
从表3可以看出，空气过剩系数很底，说明用风量有些不足，另外窑尾系统用煤量有些偏大，分解炉未燃尽煤粉在C4、C5继续燃烧【4]，因此导致了预热器系统整体温度偏高，影响了系统的能耗指标。
从预热器系统的各部位风速看，各级预分解系统的出口风速很低，但各级旋风筒进口风速比较高，除C1外，基本都在20m/s左右。
高进口风速造成了相对比较高的系统压降。
这是系统C1出口废气管负压达到6110Pa的基本原因。
而高进口风速对分离效果也会产生负面影响，故C1分离效率不够理想，也与进口风速偏高有直接关系。
5．高温风机运行分析
该系统在高温风机设计选型时已经考虑了采用余热发电设备，所选高温风机的全压达到9100Pa，风量48万m3/h。
但从风机电流看，余热发电前高温风机的电流已经达到额定电流90~95%，虽然增加余热发电后，通过调整操作，窑尾负压有所下降，但是从表5空气过剩系数很底可以看出窑尾的用风量不足，如果把用风量调整到正常水平的话，窑尾负压还会增大，再加上增加窑尾余热锅炉所增加的负压，风压将接近全压，风机已经没有富余能力。
纯低温余热发电系统运行评价
1、余热发电锅炉系统主要参数如表：
表10余热发电锅炉系统热工测试主要数据表
气体温度（℃）
负压（Pa）
工况风量（m3/h）
标况风量（Nm3/h）
窑尾废气
6110
394099.4
出SP锅炉废气
223
7740
323395.8
192771
入AQC锅炉
228
228931.3
出AQC锅炉
89.3
1619
116378.5
90198.42
入过热锅炉
210
125975.2
30890
出过热锅炉
616
90127.8
33051
表11各余热发电锅炉散热损失
kJ/h
kJ/kg-cl
窑尾SP锅炉
603750
5.14
窑头AQC锅炉
803360
6.84
三次风管过热锅炉
912000
7.77
2、余热锅炉热平衡计算
2．1窑尾SP锅炉热平衡计算
㈠入SP锅炉窑尾废气显热
Qf
=
833.44kJ/kg-cl
㈡入SP锅炉窑尾废气飞灰显热
Qfh=
63.73kJ/kg-cl
㈢出SP锅炉废气显热
QfSPO=VfSPO×
CfSPO×
TfSPO
=192771/117375×
1.4606×
223=534.94kJ/kg-cl
㈣出SP锅炉飞灰显热（假定沉落的飞灰与锅炉出口飞灰温度相同）
QfhSPO=MhSPO/Msh×
ChSPO×
ThSPO
=0.1877×
0.8835×
223
=36.98kJ/kg-cl
㈤SP锅炉漏风显热
VlokSP=mr×
（αSPO-αf）×
Vlk
=0.1556×
（1.386-1.292）×
5.8966
=0.0860Nm3/kg-cl
QlokSP=VlokSP×
ClokSPO×
TlokSPO
=0.0860×
1.2957×
17=1.89kJ/kg-cl
㈥SP锅炉散热损失
QSSP=5.14kj/kg-cl
㈦SP锅炉用于余热发电的热量
QSPf=Qf＋Qfh＋QlokSP－QfSPO－QfhSPO－QSSP
=322.00kJ/kg-cl
表12窑尾SP锅炉热平衡计算结果
入SP锅炉窑尾废气显热
833.44
97824786
入SP锅炉窑尾废气飞灰显热
63.73
7480309
漏入空气显热
1.89
222248
出SP锅炉废气显热
534.94
62788175
出SP锅炉飞灰显热
36.98
4340528
SP锅炉散热损失
5.14
用于余热发电的热量
322.00
37794890
2.2窑头AQC锅炉热平衡计算
㈠入AQC锅炉窑尾废气显热
Qlpk
479.53kJ/kg-cl
㈡入AQC锅炉窑尾废气飞灰显热
Qlpkh=2.05kJ/kg-cl
㈢出AQC锅炉废气显热
QlpkAQCO=VlpkAQCO×
CfAQCO×
TfAQCO
=
90198/117375×
1.3004×
89.3=89.24kJ/kg-cl
㈣出AQC锅炉飞灰显热（假定沉落的飞灰与锅炉出口飞灰温度相同）
QlpkhAQCO=MlpkhAQCO/Msh×
ClpkhAQCO×
TlpkhAQCO
=0.0043×
0.7774×
89.3
=0.30kJ/kg-cl
㈤AQC锅炉漏风显热
QlokAQC=VlokAQC×
ClokAQCO×
TlokAQCO
=11160/117375×
17=2.09kJ/kg-cl
㈥AQC锅炉散热损失
QSAQC=6.84kJ/kg-cl
㈦AQC锅炉用于余热发电的热量
QAQCf=Qlpk＋Qlpkh＋QlokAQCP－QlpkAQCO－QlpkhAQCO－QSAQC
=387.29kJ/kg-cl
表格13窑头AQC锅炉热平衡计算结果
入AQC锅炉废气显热
56284859
入AQC锅炉废气飞灰显热
2.05
240619
2.09
245834
出AQC锅炉废气显热
89.24
10474062
出AQC锅炉废气飞灰显热
0.30
35213
AQC锅炉散热损失
387.29
45458677
2.3三次风过热锅炉热平衡计算
㈠入过热锅炉窑尾废气显热
Qgrk
Vgrk/Msh×
Cfgrk×
Tgrk
=30890/117375×
1.3903×
856=313.21kJ/kg-cl
㈡入过热锅炉窑尾废气飞灰显热
Qgrkh=Mgrkh/Msh×
Cfgrkh×
Tgrkh=1.37kJ/kg-cl
㈢出过热锅炉废气显热
QgrkO=VgrkO×
CgrkO×
TgrkO
33051/117375×
1.3406×
485=183.08kJ/kg-cl
㈣出过热锅炉飞灰显热（假定沉落的飞灰与锅炉出口飞灰温度相同）
QgrkhO=MgrkhO/Msh×
CgrkhO×
TgrkhO=0.67kJ/kg-cl
㈤过热锅炉漏风显热
Qlokgr=Vlokgr×
Clokgr×
Tlokgr
=2161/117375×
17=0.41kJ/kg-cl
㈥过热锅炉散热损失
QSgr=7.77kJ/kg-cl
㈦过热锅炉用于余热发电的热量
Qgrf=Qgrk＋Qgrkh＋Qlokgr－QgrkO－QgrkO－QSgr
=123.47kJ/kg-cl
表14过热锅炉热平衡计算结果
入过热锅炉废气显热
313.21
36762818
入过热锅炉废气飞灰显热
1.37
161118
0.41
47601
出过热锅炉废气
183.08
21489359
出过热锅炉废气飞灰显热
0.67
78410
过热锅炉散热损失
123.47
14491768
3、余热锅炉热效率分析
从此次标定的情况来看，熟料热耗为831.26kcal/kg，发电量平均可以达到5500kWh以上，最高时达到6000kWh以上，按发电量5500kWh来考虑的话，吨熟料发电量就可达到46.85
kWh，“每公斤熟料热耗—吨熟料发电量”为831.26kcal/kg—46.85kWh。
从热平衡表12，13，14计算出余热系统总有效利用热∑Qif，窑头窑尾废气以及经过过热锅炉的三次风总热量∑Q以及它们的比值。
∑Qif=Qspf+QAQCf+Qgrf=37794890+45458677+14491768=97745335kJ/h
∑Q=97824786+56284859+36762818=190872463
∑Qif/∑Q=51.21%
计算得出：
有效利用热占窑头窑尾废气以及三次风可利用热量的百分比达到了51.21％，余热发电系统对废气热量有很好的利用率【5】。
再从理论上“混合热效率”进行分析：
“混合热效率η”的定义是可用于发电的水泥窑总余热量转化为电能的比例【6】。
上式计算得该系统的混合热效率η为20.25％，对于带有5级预热器的新型干法窑讲，纯低温余热电站的“热效率”一般在20％～24％之间，大型火电站则在38％～45％之间【6】。
4、综合热耗分析
按照测量数据分析，增加余热发电前后热耗差别不大，但通过热平衡分析，增加余热发电后热耗有所提高，在不考虑空气、飞灰等显热的前提下，增加余热发电前后的对比见下表：
测量结果
单位
余热发电前
余热发电后
煤耗
kg/h
17182.2
18260.7
原煤热值
kJ/kg
23595
22342.9
系统吸收热量
405414009
407996994
熟料产量
t/d
2790
2817
熟料小时产量
t/h
116.25
117.375
熟料热耗
3487.43
3476.01
热平衡分析结果
C1出口显热
SP锅炉出口废气显热
冷却机出口显热
熟料烧成所需热耗
1742.7
1757.7
辐射热
391.6
444.6
发电折合热量
833.04
发电功率
kW
5500
吨熟料发电量
kWh/t-cl
0.00
46.86
由此可见增加余热发电后烧成热耗达到了3729.66kJ/kg-cl，比余热发电前增加了253.64kJ/kg-cl，与实际测量的煤耗有一定的差距，因为国内水泥厂煤粉计量装置普遍存在着较大的误差，还应通过实际测量进一步核实实际煤耗。
结束语
（1）从熟料烧成系统和余热发电系统整体来看，整个系统运行良好，余热发电量达到了设计时的发电要求，熟料烧成系统也运行稳定，熟料产量略微增加，但熟料烧成热耗有所增加。
（2）从熟料烧成系统来看，增加余热发电系统后熟料热耗和预热器出口负压仍有些偏高，还有进一步优化的空间，主要可对一下几个方面进行调整，从而达到进一步增加熟料产量降低熟料热耗的目的。
①对预热器结构进行优化，降低出口负压并提高分离效率尤其是1级筒的分离效率。
②适当减少窑尾系统用煤量和适当增加用风量，使用煤量和用风量调整到合理水平。
③适当调整冷却机余风的取风，尽量使二次风温和三次风温能达到正常的水平。
（3）从余热发电系统来看，吨熟料发电量可达到46.85kWh以上，有效利用热占窑头窑尾废气以及三次风可利用热量的百分比达到了51.21％，混合热效率也达到20.25％，但系统热耗相应增高。
升级会员 