余热发电项目热工检测分析

摘要:对琉璃河水泥厂2500d新型干法水泥生产线余热发电前后进行了两次热工检测,从实际测定和理论上客观地分析了余热发电建设对水泥生产的影响,为新型干法水泥生产线如何在保证熟料烧成系统余热发电项目穗定运行的情况下,充分利用烧成系统产生的废气余热来进行余热发电提供了很好的参考依据。热工检测分析关键词:新型干法;热工检测;余热发电中图分类号:TQ1726222文献标识码:A文章编号:1001-6171(2009)04009405口口陆震洁,李昌勇,邢国梁,王洛阳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前言窑头余热锅炉及SP型窑尾余热锅炉。各设备布置如下:水泥工业是传统的高能耗行业,就目前国内最先进为提高窑头锅炉饱和蒸汽品质和产量从冷却机中的生产线工艺,仍有大量的350℃以下的废气被直接排部抽出400左右的烟气管道引入AQC锅炉。原余风管出,其浪费的热量达到了系统总热量的30%左右。因此路系统可做为锅炉的旁通烟道,当锅炉故障或水泥生产充分利用水泥烧成系统的废气余热,进行低温余热发电不正常时可关闭去AQC锅炉的阀门,气流可不经锅炉而对水泥工业的发展具有重要意义。本文主要通过对琉璃由此旁路系统直接排至窑头收尘器。在冷却机原余风管河水泥厂2500/d新型干法窑余热发电项目前后的两次路上、新设的去锅炉管路上和出锅炉管路上均增设电动热工检测,对余热发电及烧成系统之间相互间的影响进阚门,以实现对气流的调节和切换。窑尾SP锅炉采用立行了探讨,为充分利用烧成系统产生的废气余热来进行式锅炉,ASH过热锅炉设置在三次风管主路上,并设置余热发电提供了很好的参考依据。旁路烟道,可通过调节旁路三次风流量来调节锅炉负2纯低温余热系统配置情况荷,并避免锅炉系统与水泥生产系统发生故障时相互影本项目利用水泥窑窑头熟料冷却机、窑尾预热器的响废气余热进行发电。为充分利用窑头熟料冷却机和窑尾ASH型过热锅炉的作用四是将AQC型窑头余热锅预热器的余热设置了独立的ASH型过热锅炉、AQC型炉及SP型窑尾余热锅炉产生的饱和蒸汽利用少量高温表熟料产量及煤耗熟料产量,kg/h生料喂料量,kgh116250(前)117375(后)197862(前)197411(后)YHa中国煤化工人炉媒粉21525(后)CNMHG通訊地址:南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;收稿日期编辑:赵篷CEMENT TECHNOLOGY 4/2009三次风过热为400℃的过热蒸汽,供汽轮机发电使用。2817v/d从中可以看出增加余热发电系统后,熟料产量3系统热工标定主要参数对比汇总(表1~7)不但没有受到影响,而且略微有所提高。余热发电系统对烧成系统的影响4.2系统热耗分析通过对余热发电前后两次检测,分析了余热发电系从两次检测结果可以看出,燃料热耗虽然略有下统对烧成系统的影响,结果如下。降,从34874kJ/kg熟料变为34760kJ/kg熟料,但系统4.1熟料产量分析支出热耗还是增加了,从351674kJ/kg熟料增加到从前后两次热工检测结果来看,该系统的熟料产量35853%kJ/kg熟料。对于带五级旋风预热器的2500d都已经超过设计产量指标10%以上,分别达到2790υ/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表2入窑煤粉工业分析(1)出预热器废气带走热损失较煤粉热值 Qo, kJ/kg高,两次检测,预热器一级筒出口温度2359502234293.4534528592606148321.0353.134946都高达360℃以上,与较好的五级预热(前)(后)(前)(后)(前)(后)(前)(后)器窑低于300℃的水平比较,差距明豪3废气成分分析测定结果,%显。预热器废气热耗分别达到测点5486kJkg熟料、833.42kJ/kg熟料五级筒出口34.334551.581.230.10一般来讲,当熟料热耗增加29.26~64.02641.0991.07033.4k4J/kg,吨熟料发电量相应增加lkWh,即窑系统多消耗1~1.12kg标准表4气体量及含尘量测定结果(前气体量煤(此热耗指标明显高于大型燃煤电温度压力含尘浓度测m《(标)/hm/hm《标)/kg熟料℃Pag/m3(标站)。因此虽然废气温度高,预热器废预热器出口1829684539221573936164501121326气热量高有利于余热发电,但从节能冷却机余风146735303533126225667方面能源的利用率上来考虑的话,好还是能使一级筒废气出口温度降低表5气体量及含尘量测定结果(后到320℃左右的正常水平气体量温度压力含尘浓度(2)预热器,尤其是一级筒分离效m(标)/hm/hm(标)/kg熟料℃Pag/m{(标果不理想。两次检测过程中,预热器出预热器出口1800684636363-611012321.297口飞灰量分别高达196gkg熟料冷却机余风790382327750673487g/kg熟料,飞灰不仅增加了出飞6主要部位气体量、温度及压力灰热损失,而且会吸附在余热锅炉换气体量热面上,影响换热取样点温度,℃10m/h(3)从三次风取一部分风用于过人妒三次风5436451.830229.20816619865650-1120-120热锅炉来增加发电,从而降低了人分人炉一次风540048305695530514300-600解炉的三次风温,也是热耗高的一个入窑二次风原因。人冷却机空气量254280211.841254.724092227596041443冷却机系统分析评述出冷却机三次风460冷却机熟料冷却效果良好,两次出过热锅炉三次风33051检测过程中,出冷却机熟料平均温度入煤磨热风6.949仅有695℃和90.2℃,但热回收效率还7窑尾系统各部位温度、压力预热器分解炉出口畜尾C3出口气体36836556358068969880l8781023991(后)温度,℃中国煤化工出口负压,Pa5980594047804630CNMHG910表观分解率%7.2979215891859958495.7891.869190094水泥技术不是很理想。尤其是增加窑头余热锅8余热发电锅炉系统热工测试主要数据表炉后,把冷却机余风出风口提前到了项目气体温度℃负压Pa工况风景,m/h标况风量,m(标)h冷却机中部偏后位置后,虽然提高了窑尾废气余风温度和余风热量,但使二次风温出SP锅炉废气237740323395819277和三次风温只有902℃和856℃,和正人AC锅炉22893l379038常水平有着明显的差距,这也是导致出AC锅炉893l16378.59019842热耗偏高的一个原因。另外增加余热人过热锅炉1259752发电后,冷却机的用风量为18048m3出过热锅炉6163305(标)/kg熟料,余风排放量为06734m9备余热发电锅炉散热损失(标)/kg熟料,与国内部分篦冷机比较kJ/kg熟料以及表3中空气过剩系数来看,冷却窑尾SP锅炉603750机的用风量有些偏小。窑头AQC锅炉44TSD分解炉分析三次风管过热锅炉912000777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过调整操作,窑尾负压有所下降,但是从表5空气过剩解窑的各项性能指标均有直接影响。该生产线分解炉原系数很低可以看出窑尾的用风量不足,如果把用风量调来是考虑采用无烟煤作燃料的,因而体积很大容积(包整到正常水平的话,窑尾负压还会增大,再加上增加窑括鹅颈管)达到1045m3,气体平均停留时间超过6s,从两尾余热锅炉所增加的负压,风压将接近全压,风机已经次检测结果来看,出炉的煤粉燃烬度分别达到846%和没有富余能力。868%,这为系统长期稳定生产奠定了最重要的基础。生5纯低温余热发电系统运行评价料入窑的表观分解率也都达到了95%左右,分解炉的功51余热发电锅炉系统主要参数(表89)能发挥情况比较不过第一次热工检测时,该分解52余热锅炉热平衡计算炉的旋流预燃室功能发挥得不是很理想,观察发现火焰5.2.1窑尾SP锅炉热平衡计算忽明忽暗稳定性很差。后来第二次时,旋流预燃室的燃(1)入SP锅炉窑尾废气显热烧情况得到了明显改善,这也是增加余热发电后烧成热Q=83344kJ/kg熟料耗反而有所下降的一个原因(2)入SP锅炉窑尾废气飞灰显热4.5窑系统的预热器分析Q=6373k/kg熟料作为五级预分解窑而言,该生产线出预热器的废气(3)出SP锅炉废气显热温度明显过高,但各级温降规律基本正常(表7)。从表3可以看出,空气过剩系数很低,说明用风量有些不足,另=192771/117375×1.4606×223外窑尾系统用煤量有些偏大,分解炉未燃尽煤粉在C4、=53494k/kg熟料C5继续燃烧,因此导致了预热器系统整体温度偏高,影(4)出SP锅炉飞灰显热(假定沉落的飞灰与锅炉出响了系统的能耗指标。口飞灰温度相同)从预热器系统的各部位风速看,各级预分解系统的QaepMMw/M, THepo出口风速很低,但各级旋风筒进口风速比较高,除C10.1877×0.8835×223外,基本都在20m/8左右。高进口风速造成了相对比较3698kJ/kg熟料高的系统压降。这是系统Cl出口废气管负压达到(5)SP锅炉漏风显热6110Pa的基本原因。而高进口风速对分离效果也会产生Vue=max(aspor-aXV负面影响,故Cl分离效率不够理想,也与进口风速偏高=0.1556×(1386-1.292)×5.8966有直接关系=00860m3(标)kg熟料46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0.0860x1.2957x17热发电设备,所选高温风机的全压达到9100Pa,风量48中国煤化工万m3h。但从风机电流看,余热发电前高温风机的电TH已经达到额定电流90%-95%,虽然增加余热发电后CNMHGCEMENT TECHNOLOGY 4/2009(7)SP锅炉用于余热发电的热量53余热锅炉热效率分析QsiQ+Qa+Quer-Qspo-QneoQ从此次标定的情况来看,熟料热耗为347601kJ=322.00kJ/kg熟料kg,发电量平均可以达到5500kWh以上,吨熟料发电量522窑头AQC锅炉热平衡计算就可达到4685kWh(1)入AQC锅炉窑尾废气显热从热平衡表10,11,12计算出余热系统总有效利用Q=479.53k/kg熟料热ΣQa,窑头窑尾废气以及经过过热锅炉的三次风总热(2)入AQC锅炉窑尾废气飞灰显热量∑Q以及它们的比值。Q=205kJ/kg熟料∑Q=Q4+Q从g+Q(3)出AQC锅炉废气显热37794890+45458677+14491768=97745335kJh=90198/117375×13004x893ΣQ=97824786+56284859+36762818=8924kJ/kg熟料=190872463kJh(4)出AQC锅炉飞灰显热(假定沉落的飞灰与锅炉∑QΣQ=51.21%出口飞灰温度相同)计算得出:有效利用热占窑头窑尾废气以及三次风Qathaooo=MIpthwgar/M+ X CHithago XTtwgoo可利用热量的百分比达到了51.21%,余热发电系统对废00043x07774×893气热量有很好的利用率。=0.30kJ/kg熟料再从理论上“混合热效率"进行分析(5)AQC锅炉漏风显热混合热效率q的定义是可用于发电的水泥窑总余裹10窑尾SP锅炉热平衡计算结果l110/117375×1,2957×17=209kJ/kg熟料k/kg熟料(6)AQC锅炉散热损失入SP锅炉窑尾废气显热97824786Q=6.84k/kg熟料入SP锅炉窑尾废气飞灰显热63.73(7)AQC锅炉用于余热发电的热量漏入空气显热QMFQ++Qan+QaNgQMago-QnthMg00-QsAc出SP锅炉废气显热53494627881758729kJ/kg熟料出SP锅炉飞灰显热3698523三次风过热锅炉热平衡计算SP锅炉散热损失603750(1)入过热锅炉窑尾废气显热用于余热发电的热量3220037794890饔11窑头AQC锅炉热平衡计算结果=30890/117375×13903×856=313.21kJ/kg熟料kJkg熟料(2)入过热锅炉窑尾废气飞灰显热人AQC锅炉废气显热56284859Q=Mm/MxCu×T=137kJkg熟料QC锅炉废气飞灰显热(3)出过热锅炉废气显热漏人空气显热出AQC锅炉废气显热104740623305l/117375×13406×485=18308kJ/kg熟料出AQC锅炉废气飞灰显热35213(4)出过热锅炉飞灰显热(假定沉落的飞灰与锅炉AQC锅炉散热损失出口飞灰温度相同用于余热发电的热量Qsg=M/ MaXCeuoXTe=0.67kJ/kg熟料表12过热锅炉热平衡计算结果(5)过热锅炉漏风显热k/kg熟料入过热锅炉废气显热313.2136762818=2161/11375×12957×17=04kJ/kg熟料入过热锅炉废气飞灰显热161118(6)过热锅炉散热损失漏人空气显热Qv=7.77kJ/kg熟料出过热锅炉废气(7)过热锅炉用于余热发电的热量中国煤化工Qo=Qe+Q+Qis-Qo-Qn0-QsNMHG912000=123.47kJ/kg熟料2009/4水泥技术衰13测量结果用风量,使用煤量和用风量调整到合理水平。c适当调整余热发电前余热发电后却机余风的取风,尽量使二次风温和三次风温能达到媒耗,kgh18260.7正常的水平原煤热值,kJ/kg(3)从余热发电系统来看,吨熟料发电量可达到系统吸收热量,/h4079969944685kWh以上,有效利用热占窑头窑尾废气以及三次风2817可利用热量的百分比达到了51.21%,混合热效率也达到熟料产量,th20.25%,但系统热耗相应增高。熟料热耗,J/kg熟料3487433476.01参考文献:)陈涛曹华水泥工业纯低温余热发电技术及其效益分析U新世纪表14热平衡分析结果水泥导报,2005(2)余热发电前余热发电后[2]曲业岭2500d水泥窑纯低温余热电站简介节能200(7)Cl出口显热,k/kg熟料854.86[3唐金泉我国水泥窑余热发电技术的现状发展趋势及存在的问题SP锅炉出口废气显热,kJkg熟料U水泥,200011冷却机出口显热,k/k熟料473.998924[4陆雷,关国芳考洪涛100%烧无烟煤的预分解窑烧成系统的热工熟料烧成所需热耗,/kg熟料7577标定与分析门新世纪水泥导报2006(6)辐射热,k/kg熟料391.6444.65彭岩姚敏娟大型干法水泥生产线纯低温余热发电热量利用分析出冷却机熟料显热,/kg熟料53.570.14小中国水泥,2005(5发电折合热量,kJ/kg熟料833.046唐金泉水泥密纯低温余热发电技术评价方法的探讨门中国水泥发电功率,kW20075熟料发电量,kWht熟料(上接第89页)热量转化为电能的比例间在确保系统整体温度时,应把窑速快转起来,设计发电功率D×3600窑速为0.35r/mn-4.0r/min,正常生产中我们把窑速可用于发电的总余热量∑Qa控制在3.85r/min~395r/min。因为原料中氧化镁和燃5500×3600可用于发电的总余热量∑Q料中灰分的增加,降低了最低共熔温度,熟料结粒提前了。窑速快料层薄窑内物料填充率低,提高了带起的上式计算得该系统的混合热效率η为20高度,相对提高了物料的传热效果,减轻了窑的热负54综合热耗分析荷,熟料结粒细小均齐,亦减少长长厚窑皮的机会。在按照测量数据分析,增加余热发电前后热耗差别不煤质很差的时候,可以适当减少喂料量,不要轻易降低大,但通过热平衡分析,增加余热发电后热耗有所提高窑速。降窑速在短时间里对质量的调整有效果,待窑内增加余热发电前后的对比见表13、14。填充率变大,料层变厚,对熟料结粒,物料化学反应,硅由此可见增加余热发电后烧成热耗达到了37296酸三钙的生成都是不利的,还会形成厚窑皮。如果强求kJkg熟料,比余热发电前增加了253.64kJ/kg熟料,与产量,则破坏了窑内热工制度,甚至被迫加头煤造成实际测量的煤耗有一定的差距,因为国内水泥厂媒粉计不完全燃烧,出现黄心料。量装置普遍存在着较大的误差,还应通过实际测量进34燃烧器的使用步核实实际煤耗。在燃烧器的调节方面,适当开大内风和增加一次6结束语风压。我们使用的三通道喷煤管一次风压力达到(1)从熟料烧成系统和余热发电系统整体来看,整800-,提高一次风速,增加对二次风的携个系统运行良好,余热发电量达到了设计时的发电要卷能力,使风煤混合更加激烈,从而提高火焰温度。求,熟料烧成系统也运行稳定,熟料产量略微增加,但熟.5结皮的清理料烧成热耗有所增加氧化镁碱及灰分等低熔点成分的存在,窑尾烟室(2)从熟料烧成系统来看,增加余热发电系统后熟不可避免地要出现结皮。要及时彻底地清除烟室内壁料热耗和预热器出口负压仍有些偏高,还有进一步优化和下料斜坡的积灰、结块,防止影响系统通风。烟室相的空间主要可对一下几个方面进行调整从而达到进「中国煤化工相当于人的气管。分一步增加熟料产量降低熟料热耗的目的。a对预热器结主五级预热器的分叉构进行优化降低出口负压并提高分离效率尤其是1级CNMHG响极大,是每次检修筒的分离效率。b适当减少窑尾系统用煤量和适当增加必须认真清理的地方。CEMENT TECHNOLOGY 4/2009