水泥企业余热发电技术简介

1
1.2 1.6 2.45 3.82
MPa
饱和温 度℃
120.2 3
133.5 4
143.6 2
151.8 5
179.8 8
187.9 6
201.7 3
222.9
247.5 1
水泥企业余热发电技术简介
1.2主蒸汽压力与余热锅炉废气出口温度的关系
P=1.0MPa时 T=179.9℃+Δtmin P=1.27MPa时 T=191.6℃+Δtmin P=2.45MPa时 T=216.7℃+Δtmin P=0.1MPa时 T=100℃+Δtmin P=0.075MPa时 T=89.2℃+Δtmin Δtmin由锅炉设计确定
水泥企业余热发电技 术介绍
水泥企业余热发电技术简介
水泥余热发电的发展历程
在20世纪20-30年代，回转窑废气温度为800-900℃，熟料热耗为 7400kJ/kg KJ/kg，发电能力110kWh左右，装机容量小于3000kW， 技术落后。
20世纪80年代，采用了带有回热的朗肯循环系统，运行参数提高 到2.5MPa左右，单机容量达到了3000kW，发电指标达到了熟料热 耗6700-7400kJ/kg，吨熟料发电量100-130kWh，国产第一代水泥窑 余热发电专用锅炉和国产的1500、3000kW汽轮发电机也满足了水 泥余热发电系统的需要。
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水及水蒸气压力与饱和温度关系表
绝对压 力 0.001 0.005 0.007 0.009 0.01 0.02 0.05 0.1 0.16 MPa
饱和温 度℃
6.982
32.9
39.02
43.79 45.83 60.09
81.35 99.63
113.3 2
绝对压
力 0.2 0.3 0.4 0.5
国内目前的高压火电厂(单机为25～100MW的中型火电厂)，发电用蒸汽参 数一般为9.81MPa—550℃，其发电标准煤耗为380～420g/Kwh，转换效率约 为29～33%(反映在汽轮机汽耗率上为：每KWh发电量消耗蒸汽为4.3Kg—汽 机叶片为老红旗叶片)；
国内目前的超高压、亚临界火电厂(单机为200～600MW的大型火电厂)，发 电用蒸汽参数一般为16～18MPa—555～575℃，其发电标准煤耗为300～ 330g/Kwh，转换效率约为37～41%(反映在汽轮机汽耗率上为：每KWh发电 量消耗蒸汽为3.45Kg—汽机叶片为老红旗叶片)；
水在某一恒定压力下进行加热，在此过程中一般来讲 有如下三个过程： ➢ 第一个过程，水在常温下被逐步加热至某一温度tb,在此温 度下水开始逐渐产生蒸汽，其蒸汽温度与水温相同为tb； ➢ 第二个过程，水继续被加热时水温tb将不再变化，而产生 的温度为tb的蒸汽将不断增加至水全部变为蒸汽； ➢ 第三个过程，水全部变为蒸汽后继续加热，则水蒸气的温 度将不断升高至tz。
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锅炉
主蒸汽压力 主蒸汽温度 锅炉入口废气量 锅炉入口废气温度 饱和蒸汽焓 饱和水焓 过热器传热面积 蒸发器传热面积 省煤器段给水温度 省煤器出口废气温度 省煤器传热面积 总面积
汽轮机
进汽压力 进汽温度 高压缸效率 排汽压力 排汽温度 实际排汽焓 排汽干度 发电量 汽轮机汽耗 标准煤耗
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2.2火力发电厂的标准煤耗及汽耗率
前述的转换效率用于火力发电厂时,则反应为：发电用蒸汽参数不同,发电煤耗也 不同,即转换效率不同，例如：
国内目前的中压火电厂(单机为3～25MW的小型火电厂)，发电用蒸汽参数 一般为3.43MPa—435℃，其发电标准煤耗为540～580g/Kwh，转换效率约为 21～23%(反映在汽轮机汽耗率上为：每KWh发电量消耗蒸汽为4.73Kg—汽 机叶片为老红旗叶片)；
80年代水泥生产发展新型干法窑为主，由于水泥窑增加了预热器 及分解炉，窑尾烟气温度大幅度降低，对余热发电系统提出了一 个难题，1995年带补燃锅炉余热发电系统在鲁南投入生产，1997 年日本赠送了全套的纯中低温余热发电系统，中国进入了纯低温 余热发电系统时代。
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1水及水蒸汽的基本知识
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P=1.0MPa时,水加热至Tb=179.9℃才形成蒸汽 P=1.27MPa时,水加热至Tb=191.6℃才形成蒸汽 P=2.45MPa时,水加热至Tb=216.7℃才形成蒸汽 P=0.1MPa时,水加热至Tb=100℃才形成蒸汽 P=0.007MPa时,水加热至Tb=39.2℃才形成蒸汽
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高温废气进入(tfj)
t
蒸汽流出(t z) 压力为P
t fj
tz
废气
｛tmin
tb 水及水蒸汽 tb
常温水流入(tg ) 压力为P
低温废气流出(tfc)
t fc tg
L
水及水蒸汽的变化过程示意图
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在上述三个变化过程中，水变为蒸汽的温度称为饱 和温度（tb），其对应的水称为饱和水、蒸汽为饱和 蒸汽；第三个过程结束后产生的蒸汽为过热蒸汽，过 热蒸汽温度tz与饱和温度tb之差（tz-tb）称为水蒸气过 热度。对于不同的压力P，饱和温度tb是不同的。在水 及水蒸气被热源（废气）加热过程中，热源与水及水 蒸气间必将存在换热温差，并且热源温度必须高于水 及水蒸气温度，同时在此换热过程中的某一位置存在 最小温差点，此点称为换热温差窄点△tmim.
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2蒸汽参数与发电能力的关系
2.1热的质即热量转换为电量的能力 1Kg/h－1000℃的热水,其含有的热量为1000Kcal/h(是热量的量)，
这个热量理论上转化为电量的最大能力为N=[1-273/(1000＋ 273)]×1000×4.1868/3600=0.9135kW(热量的质)，理论转换效率为 0.9135×860/1000=78.56%。 10Kg/h－100℃的热水,其含有的热量同样为1000Kcal/h，但这个热 量理论上转化为电量的最大能力为N=[1-273/(100＋ 273)]×1000×4.1868/3600=0.3118kW，理论转换效率为 0.3118×860/1000=26.8%。