网站导航

技术文章

当前位置:主页 > 技术文章 > 水泥厂中低温纯余热发电技术及应用的创新
水泥厂中低温纯余热发电技术及应用的创新
时间:2014-05-27 点击次数:2130

1 中低温纯余热发电技术的特点
  和中空窑余热发电技术有很大区别,中低温纯余热的发电技术的特点和技术流程主要表现在以下几个方面。
  ①由于中低温余热的排除稳定并不高,其余热的品质较低,一般温度范围分布在350 ℃左右。②中低温纯余热发电技术发电的来源完全依赖于其余热排出,没有其他的发电能量的提供,和中空窑余热发电技术要很大的区别。③可以串联多个余热排出口,即进行纯余热收集,针对多余热源的废气利用,有很大的实用性。④由于中低温纯余热的温度低,品质并不高,其系统的压力也相对控制在低区位。⑤以余热未能源转换的源头,即实现余热和电能的转换,其配套的系统设施较为复杂。⑥由于是以废气的形式来发电,要实现低品质的余热发电,每产出单位电量所需要的设备供应的体积比较大,其质量也会同步上升,对于成本控制是一个很大的考验。中低温纯余热发电的基本原理如图1所示。 [本文转自:lunwen.1kejian.com]
  2 余热发电规模的确定
  对于中低温纯余热发电工程的建设必须以实际余热的规模大小来确定,进行预先的工程评估,避免工程过大出现浪费,或产能不足发电效果不佳的现象。纯余热发电技术还要根据发电设备的类型和工艺操作流程、规范等因素来确定具体的发电方式。在常见的中低温纯余热发电系统中首先要对排出的热量进行收集工作,其来源有两类,一是生产中排出的余热量,另外一种是余热发电过程中系统中的余热。一般的余热发电只是在中高温余热出排气口之后将之作为热源,其余的部分则经过简单的处理之后排出出去。而没有考虑到多余部分的废气余热还可以与系统设备综合起来利用,如可以将多余废气供应到余热锅炉,余热锅炉中的工业用水经过加热升温,产生水蒸气,水蒸气又可以作为纯余热的方式供应到原料磨,这样循环综合利用的生产方式,可以提高余热的利用效率,既减少浪费现象,又能提升能源的利用率,增强经济效益。本文以某水泥厂的余热回收记录表来加以说明,见表1。
  余热锅炉的排烟温度与多个因素相关,其中包含生料磨的排气温度和入生料磨的废气温度,并且生料磨的废气温度可以达到90 ℃以上,但在运行过程中的实际温度受两个因素的影响:其一,生料磨的风量因素;其二是入生料磨的给水因素。因而,锅炉的具体温度可以依据这二者的情况来加以评估,主要是以热平衡理论为依据,并且参考其他的影响因素,如系统对余热的回收效率、系统的热传导性能、排烟温度等,来确定窑尾锅炉的余热量。
  在评估窑头冷却机的余热量时,必须将冷却机的效率和现场生产的规模大小考虑进去,如果冷却机的冷却效果好,则排出的余热小,否则排出的余热量大,其余热回收的装置使用方式具体有如下几种:①中部抽气式,如图2所示;②余风直接式,如图3所示;③带回热循环式,如图4所示。 [本文转自:lunwen.1kejian.com]
  从具体的应用分析来看,中部抽气式的系统简单,能够回收比较高的废气温度,并且可以根据实际生产的需要,提升蒸汽的压力与温度;余风直接式的系统也相对简单,但由于回收的废气压力和温度都比较低,对设备的好用材料与体积都比中部抽气式的要大,回收的成本相应会上升;带回热循环式的余热利用效率是zui高的,但其限制条件是设备的复杂性高、专业性很强、实际的投入运营成本也是zui高的,因而,要综合考虑水泥厂中低温纯余热发电的规模、余热的品质和含量等因素来评估,具体使用哪种方式还要经过审慎的论证,以保证余热回收发电的质量和经济效益的平衡。
  3 中低温纯余热发电设备配置
  3.1 汽轮发电机
  作为将热能转换为电能的设备,汽轮发电机的工作性能必须稳定可靠,并且其发电的效率维持在一定的水平之上,其发电量的容量必须超出设计方案一定程度,一般保持在20%左右。此外,由于水泥厂中低温纯余热的热量规模与品质难以维持在稳定的水平,具有很大的波动性,而要适应这种热量来源,还需要汽轮发电机的[lunwen.1KEJIAN.COM*论文网提供专业代写论文服务]工作范畴比较广泛,可以在不同规模和品质的余热状况下进行发电工作。当前国内的汽轮发电机的配制选型主要集中在两类:其一,单压系统的汽轮发电机,此类发电机的使用于发电量小、操作简单方便的工作场合,一般其发电量不超过
  3 000 kW,在小型的水泥厂余热发电中应用比较广泛;其二,是混压系统,此类系统的设备比较复杂,其除了主蒸汽口,还有两个辅助进气口,并利用闪蒸技术,辅助运行,能够满足发电量大的要求,其单台的发电量可以达到单压系统的两倍,并且此类汽轮发电机的效率较前一种要高,如果需要对特大型的水泥厂中低温纯余热发电,可以考虑构建机组的形式,满足发电需求。
 3.2 余热锅炉
  余热锅炉可以依照多种方式进行分类,如按照循环方式可以分为自然方式和强制方式,按布设方式可分为卧式和立式两种,中低温锅炉一般含有三台,包含1台窑尾锅炉和2台余热锅炉,余热锅炉的位置是在介于窑尾锅炉与预热器之间。在实际操作过程中,对设备的整洁度要求较高,必须以保证元器件的正常运行为前提,避免锅炉的换热原件积灰,所以,既要确保锅炉的密封性良好,器件之间的安排合理,还要确保在停运阶段便于清理,检修方便。但由于中低温废气的温度可以达到400 ℃左右,其长时间使用会破坏设备的密封性,并由于其含尘量大,容易导致部件积灰,影响运行效率。所以,在布设余热锅炉和窑尾锅炉时,还要尽量做到防尘防灰的效果。窑尾锅炉的布设分为前置式和后置式两类,前置式由于受废气中粉尘磨耗作用大,容易受到损坏,要加装专门的防尘装置,对系统的复杂性有所增加;后置式受废气中粉尘影响相对较小,磨耗也小,减少对装置的密封性要求,直接简化了系统设备,降低了阻力,有效提高运行的效率。为了增加锅炉与废气的接触面积,即增加换热效率,可以将增大热换管的交流面积,一般的方式是采用螺旋片管或蟹形针管来达到要求。
  3.3 热力设备
  依据对排出废气的品质和规模进行评估,并对已经选用的汽轮发电机的技术要求进行分析,来考量热力设备的选型与容量。热力设备包含过热器、蒸发器和省煤器等调控装置,在针对窑尾锅炉时,由于其排气并无特殊的要求,一般只需要用到蒸发器和省煤器,而在涉及到余热锅炉布设时,由于需要用废气的余热来进行烘干操作,因而要用到蒸发器和过热器。所以,热力系统的配制要依据水泥厂中低温余热资源的品质和规模考虑,并且要将发电的产能综合考量。但实际的生产企业,由于水泥产能大小不一,工厂的设备性能也不尽相同,排出的中低温余热无论在含热量、温度、粉尘大小与密度等方面都有很大的区别,对机组的稳定运行会带来很大的影响,所以,热力设备的性能指标还需结合实际情况综合判定,以保证发电质量的整体性要求。 [本文转自:lunwen.1kejian.com]
  4 中低温纯余热发电技术
  4.1 纯余热发电
  纯余热发电的方式比较简单,其设备的结构相对简易,运行成本低,并且运行的可靠性较高,和常规的发电技术不同,其主要依据朗肯循环的原理来实现发电,具体的媒介是水或水蒸气,但由于废气排出时,废气的余热品质和含量都具有很大的波动性,纯余热发电的来源不够稳定,直接导致发电的产能难以稳定运行,对电能的控制提出了较高的要求。
  4.2 有机朗肯循环余热发电 [本文转自:lunwen.1kejian.com]
  朗肯循环的发电对废气的余热温度有一定的要求,当废气温度低于360 ℃时,其发电的效率会有很大的降低,尤其影响余热的回收效率。针对中低温余热的温度不足的问题,提出了有机朗肯循环余热发电技术,其主要的机理是通过低沸点的有机媒介来吸收温度较低的废气余热,有机媒介吸收热量之后进入汽轮机做功,能实现气态与液态的转换,进而实现了废气低温发电效率低的问题。有机朗肯循环余热发电技术的优点主要表现在几个方面:①有机媒介对废气温度的几乎没有特殊的要求,余热吸收的效率高,便于各温度区间的[lunwen.1KEJIAN.COM*论文网提供专业代写论文服务]余热进行发电运行;②有机媒介的声速小,在系统低速运行时就可以很好的工作,间接减少了机器运行的成本,并且保证汽轮机在较高的效率小发电;③由于有机媒介是实行膨胀做功,能够降低湿蒸汽的腐蚀作用,对汽轮机的不见起到良好的保护性作用,减少更换零件的频率。
  4.3 混合工质余热发电
  针对中低温余热发电,由于排出的废气温度区间比较多样,如果仅仅依靠一种工质进行余热回收,其效率难以保证*,并且工质在吸热或热量的转换过程中也会损失一部分热量,所以,针对此类现象,提出混合工质余热发电技术,其好处是可以对中低温废气中的各种温度余热进行合理充分的回收,提率,而且在热量损失方面也可以减少,具有提高发电效益的优势。
  5 结 语
  建筑行业的兴旺对水泥材料的需求逐年递增,水泥厂每年在生产过程中产生的高温、中低温余热规模非常庞大,这些余热直接排出到环境中将会造成重大的污染。将其利用起来,实现从热能到电能的转换,即减少了污染治理的成本,也提高了能源的再生利用效率,随着当今社会对低碳、环保的发展要求逐渐强化时,中低温纯余热发电技术既符合企业提高经济效益的要求,也能保持企业强劲的竞争力。因而,深入中低温纯余热发电技术的研究与应用,是企业发展所需,也对社会的持续发展具有深远的意义。
 

 

联系方式

邮件:85405976@qq.com
地址:天长市仁和南路20号
微信扫描关注我们:
在线客服 联系方式 二维码

服务热线

0550-7309788

扫一扫,关注我们