兩代中低溫發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力比較

1、兩代中低溫發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力比較核心提示：第二代中低溫發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水泥窯廢氣余熱按其溫度梯級(jí)利用，其發(fā)電能力比第一代提高14.5%至31.25%。當(dāng)余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，利用第二代技術(shù)建造的余熱電站則具有進(jìn)一步改造的余地。一、兩代中低溫發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力的詳細(xì)比較1.發(fā)電能力的比較(1)前提條件為了科學(xué)實(shí)用地得出比較結(jié)論，做如下假設(shè)：水泥窯5500t/d熟料產(chǎn)量，熱耗小于750kcal/kg，生料烘干溫度210；窯尾廢氣參數(shù)353600Nm/h-330，出鍋爐廢氣參數(shù)353600Nm/h-210；窯頭冷卻機(jī)廢氣參數(shù)310000Nm3/h-290，出鍋爐廢氣參數(shù)310000Nm3/h-100；

2、不考慮粉塵、散熱、漏風(fēng)、排污等因素；發(fā)電機(jī)效率為96.5%；第二代技術(shù)主蒸汽參數(shù)2.29Mpa380，第一代技術(shù)主蒸汽參數(shù)0.98Mpa310。(2)比較計(jì)算過(guò)程比較及計(jì)算過(guò)程略(3)比較結(jié)論根據(jù)上表，發(fā)電能力的比較結(jié)論如下：在各臺(tái)余熱鍋爐進(jìn)口廢氣溫度、出口廢氣溫度相同的條件下，由于第二代中低溫發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水泥窯廢氣余熱按其溫度梯級(jí)利用，其發(fā)電能力比第一代提高14.5%31.25%。二、第二代技術(shù)比第一代技術(shù)發(fā)電能力高的主要原因：1)主蒸汽溫度的影響溫度對(duì)熱能轉(zhuǎn)換為電能的能力有極大的影響，比如：1Kg/h1000的熱水，其含有的熱量1000Kcal/h(熱量的量)，這個(gè)熱量理論上轉(zhuǎn)化為電量的

3、最大能力N=1-273/(1000273)×1000×4.1868/3600=0.9135kW(熱量的質(zhì))，理論轉(zhuǎn)換效率為0.9135×860/1000=78.56%。10Kg/h100的熱水，其含有的熱量1000Kcal/h，但這個(gè)熱量理論上轉(zhuǎn)化為電量的最大能力為N=1-273/(100273)×1000×4.1868/3600=0.3118kW，理論轉(zhuǎn)換效率為0.3118×860/1000=26.8%。上述轉(zhuǎn)換效率的不同，反映在汽輪機(jī)上為：主蒸汽溫度高時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)汽焓高，主蒸汽溫度低時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)汽焓低，而汽輪機(jī)的發(fā)電功率是汽輪機(jī)進(jìn)

4、汽焓與排汽焓的差值。第二代技術(shù)主蒸汽溫度遠(yuǎn)高于第一代技術(shù)，其是第二代技術(shù)發(fā)電能力高于第一代技術(shù)的主要原因之一。2)主蒸汽壓力的影響在相同排汽壓力及缸效率的條件下，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力越高排汽焓越低，如：汽輪機(jī)排汽壓力為0.007MPa、缸效率為82%，當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為0.98MPa-310時(shí)，汽輪機(jī)排汽焓為571.7Kcal/Kg；當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為2.29MPa-310時(shí)，汽輪機(jī)排汽焓為543.46Kcal/Kg。同樣，汽輪機(jī)的發(fā)電功率是汽輪機(jī)進(jìn)汽焓與排汽焓的差值。而第二代技術(shù)主蒸汽壓力高于第一代技術(shù)，也是第二代技術(shù)發(fā)電能力高于第一代技術(shù)的主要原因之一。2.系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效及對(duì)水泥窯波動(dòng)適應(yīng)

5、性比較由于第二代技術(shù)采用相對(duì)高的主蒸汽壓力和溫度，這樣為第二代余熱發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)采用滑參數(shù)運(yùn)行時(shí)的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造創(chuàng)造了條件，如：設(shè)計(jì)采用第二代技術(shù)的2.29MPa-370主蒸汽參數(shù)時(shí)，保證汽輪機(jī)高效、安全、穩(wěn)定及汽輪機(jī)壽命的主蒸汽壓力和溫度運(yùn)行變化范圍可以達(dá)到1.272.57Mpa、310390；而設(shè)計(jì)采用第一代技術(shù)的0.98MPa-310主蒸汽參數(shù)時(shí)，保證汽輪機(jī)高效、安全、穩(wěn)定及汽輪機(jī)壽命的主蒸汽壓力和溫度運(yùn)行變化范圍只能達(dá)到0.691.17Mpa、295320。由于第二代技術(shù)主蒸汽參數(shù)運(yùn)行范圍比較寬，發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率、可靠性、對(duì)水泥窯生產(chǎn)波動(dòng)的適應(yīng)性都大大優(yōu)于第一代。3.汽輪機(jī)效率、壽命及對(duì)

6、水泥窯事故狀態(tài)適應(yīng)能力的比較第二代余熱發(fā)電技術(shù)設(shè)置獨(dú)立的過(guò)熱器，通過(guò)調(diào)整過(guò)熱器廢氣量可以方便地調(diào)整主蒸汽溫度，這樣可保證汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)能夠長(zhǎng)期處于汽機(jī)為保證壽命和效率所要求的進(jìn)汽溫度，從而保證汽機(jī)壽命和效率，這樣的配置也同時(shí)能使余熱電站在水泥窯臨時(shí)事故狀態(tài)下（比如因窯尾系統(tǒng)結(jié)皮、積料、堵塞或窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈等原因引起的臨時(shí)斷料）不停機(jī)。而第一代余熱發(fā)電技術(shù)，由于不能通過(guò)調(diào)整廢氣量來(lái)調(diào)整蒸汽溫度同時(shí)也沒(méi)有其它措施來(lái)調(diào)整蒸汽溫度，使蒸汽溫度只能隨水泥窯廢氣溫度的波動(dòng)而波動(dòng)，這樣不能保證汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)能夠長(zhǎng)期處于汽機(jī)為保證壽命和效率所要求的進(jìn)汽參數(shù)，從而不能保證汽機(jī)壽命和效率，也不具備水泥窯臨時(shí)事故狀

7、態(tài)下（比如因窯尾系統(tǒng)結(jié)皮、積料、堵塞或窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈等原因引起的臨時(shí)斷料）不停機(jī)的能力。4.水量消耗及單位裝機(jī)投資的定性比較第二代余熱發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)采用較高蒸汽參數(shù)，汽水管道規(guī)格、配套輔機(jī)、閥門及水消耗量都小于第一代，即單位KW裝機(jī)投資小于第一代。仍以前述5500t/d窯余熱電站為例比較，具體略。5.運(yùn)行成本的定性比較第二代余熱發(fā)電技術(shù)的鍋爐給水除氧方式采用常規(guī)熱力除氧，即利用145以下低溫廢氣余熱除氧，其不再消耗額外的動(dòng)力或化學(xué)藥品，也減少運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)，保證鍋爐給水除氧效果的連續(xù)穩(wěn)定。第一代余熱發(fā)電技術(shù)則或者采用化學(xué)除氧方式或者采用真空除氧方式，這兩種除氧方式要么增加化學(xué)藥品消耗要么增加抽真空

8、設(shè)備而增加電力(或蒸汽)的消耗，不但增加電站運(yùn)行成本或電站自用電量同時(shí)增加運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)、對(duì)于化學(xué)加藥除氧方式也難以保證鍋爐給水除氧效果的連續(xù)穩(wěn)定。6.鍋爐給水互相影響的比較第二代余熱發(fā)電技術(shù)兩臺(tái)鍋爐的給水系統(tǒng)互相獨(dú)立，不存在運(yùn)行調(diào)節(jié)過(guò)程中互相影響的問(wèn)題。當(dāng)AQC鍋爐熱水段故障時(shí)，除因啟用汽輪機(jī)抽汽除氧使發(fā)電功率略受影響(不超過(guò)3%)外，對(duì)鍋爐及電站也不會(huì)產(chǎn)生大的影響。對(duì)于第二代技術(shù)：只要冷卻機(jī)運(yùn)行，即可以AQC爐獨(dú)立帶汽輪機(jī)運(yùn)行，也可以SP爐獨(dú)立帶汽輪機(jī)運(yùn)行，更可以AQC爐及SP爐聯(lián)合帶汽輪機(jī)運(yùn)行。第一代余熱發(fā)電技術(shù)由于兩臺(tái)鍋爐的給水都直接來(lái)自于AQC爐的熱水段，當(dāng)任一臺(tái)鍋爐給水調(diào)整時(shí)勢(shì)必會(huì)影

9、響另一臺(tái)，特別是當(dāng)AQC爐的熱水段故障時(shí)，兩臺(tái)鍋爐都將不能運(yùn)行(除非不按規(guī)程給鍋爐直接上冷水)而使整套電站不能運(yùn)行。第一代技術(shù)如果補(bǔ)充采用閃蒸措施，可以緩解這個(gè)問(wèn)題給電站運(yùn)行帶來(lái)的影響，這是第一代技術(shù)中閃蒸系統(tǒng)優(yōu)于單壓系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)的主要原因。7.冷卻機(jī)廢氣余熱利用率的比較第二代余熱發(fā)電技術(shù)AQC鍋爐增加了低壓蒸汽段(余熱梯級(jí)利用的原理：高溫廢氣余熱生產(chǎn)相對(duì)高壓高溫的蒸汽，低溫廢氣余熱生產(chǎn)相對(duì)低壓低溫的蒸汽，這樣可使廢氣余熱最大限度地轉(zhuǎn)化為電能)，使窯頭廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽后剩余的廢氣溫度只有約144，再將144廢氣余熱通過(guò)AQC爐熱水段：一方面將鍋爐給水由汽輪機(jī)凝結(jié)水的約40加熱至100110，

10、另一方面通過(guò)將鍋爐給水加熱至100110的過(guò)程再利用熱力除氧器為鍋爐給水進(jìn)行深度除氧。這樣配置的結(jié)果，可以充分保證窯頭廢氣溫度降至110以下，使窯頭廢氣余熱根據(jù)其溫度的分布得以充分利用(高溫高用、中溫中用、低溫低用)，而且AQC鍋爐的出口廢氣溫度基本不受水泥窯運(yùn)行波動(dòng)的影響。第一代余熱發(fā)電技術(shù)，窯頭廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽后剩余的廢氣溫度還有200以上(由于蒸汽飽和溫度已經(jīng)為190.5以上，廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽后剩余的廢氣溫度不可能低于200)，窯頭AQC鍋爐通過(guò)設(shè)置大的省煤器再利用200廢氣余熱將AQC、SP鍋爐給水由汽輪機(jī)凝結(jié)水的約40加熱至160180(同樣由于蒸汽飽和溫度已為190.5的限制，省煤

11、器出水不可能高于180，否則水泥窯生產(chǎn)的變化將導(dǎo)致省煤器出水溫度高于190.5而產(chǎn)生汽化，使鍋爐給水管道系統(tǒng)產(chǎn)生震動(dòng))。這樣，一方面由于省煤器水量受AQC、SP鍋爐蒸汽產(chǎn)量的限制(省煤器被加熱水量需等于AQC、SP鍋爐蒸汽產(chǎn)量)及省煤器出水溫度受蒸汽飽和溫度的限制，使窯頭廢氣溫度不可能降至120以下，而且AQC鍋爐的出口廢氣溫度受水泥窯運(yùn)行波動(dòng)使AQC、SP鍋爐蒸汽產(chǎn)量波動(dòng)的影響；另一方面窯頭廢氣余熱利用率低于第二代技術(shù)，同時(shí)電站運(yùn)行的穩(wěn)定性也遠(yuǎn)不如第二代技術(shù)。解決第一代余熱發(fā)電技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定性及提高窯頭廢氣余熱利用率的措施：是在窯頭AQC鍋爐設(shè)置的省煤器出水系統(tǒng)設(shè)置閃蒸器，這樣可加大省煤器出水

12、量以降低AQC鍋爐的出口廢氣溫度，利用閃蒸器將省煤器多余的160180熱水閃蒸出低壓蒸汽(低壓蒸汽補(bǔ)入汽輪機(jī))，同時(shí)由于設(shè)置閃蒸器，使AQC鍋爐設(shè)置的省煤器出水量可調(diào)整，進(jìn)而可穩(wěn)定電站的運(yùn)行并緩解AQC、SP鍋爐給水系統(tǒng)間的互相影響。但這樣做的結(jié)果，只解決電站運(yùn)行的穩(wěn)定和緩解AQC、SP鍋爐給水系統(tǒng)間的互相影響問(wèn)題，并不能有效地提高余熱發(fā)電能力。8.運(yùn)行控制的方便性比較由于第二代余熱發(fā)電技術(shù)設(shè)置獨(dú)立的過(guò)熱器，其窯頭AQC余熱鍋爐及窯尾SP余熱鍋爐僅生產(chǎn)飽和蒸汽，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中兩臺(tái)鍋爐只控制鍋爐汽包水位即可而不必控制兩臺(tái)鍋爐的蒸汽溫度、也不必?fù)?dān)心水泥窯生產(chǎn)變化對(duì)汽輪機(jī)主蒸汽溫度的影響(僅通過(guò)調(diào)整

13、過(guò)熱器廢氣量即可以方便地調(diào)整主蒸汽溫度)；鍋爐給水系統(tǒng)互相獨(dú)立，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中也不互相影響，也不擔(dān)心鍋爐給水管道系統(tǒng)由于汽化而產(chǎn)生震動(dòng)；鍋爐給水除氧為常規(guī)熱力除氧，沒(méi)有任何運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。相對(duì)于第一代余熱發(fā)電技術(shù)的窯頭AQC余熱鍋爐及窯尾SP余熱鍋爐同時(shí)生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽需要同時(shí)監(jiān)控兩臺(tái)鍋爐的蒸汽溫度、隨時(shí)擔(dān)心水泥窯生產(chǎn)變化對(duì)汽輪機(jī)主蒸汽溫度的影響、鍋爐給水系統(tǒng)互相影響及擔(dān)心鍋爐給水管道系統(tǒng)由于汽化而產(chǎn)生震動(dòng)、鍋爐給水除氧設(shè)有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備需要運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行維護(hù)、設(shè)置閃蒸器時(shí)需要監(jiān)控閃蒸器水位、壓力、AQC爐省煤器水量等，第二代技術(shù)比第一代技術(shù)在電站運(yùn)行控制方面要簡(jiǎn)單、方便、安全的多。9.窯尾烘干廢氣溫度調(diào)控及

14、對(duì)窯尾收塵效果的影響一般來(lái)講，用于物料烘干的窯尾廢氣溫度為220250。由于窯尾余熱鍋爐投入運(yùn)行后，窯尾增濕塔將停止噴水，這樣用于烘干的窯尾廢氣濕度大為降低，廢氣吸水能力將高于增濕塔噴水時(shí)的廢氣，也即窯尾用于烘干的廢氣溫度將低于220250?？紤]物料水份的變化，又需要出窯尾SP鍋爐的廢氣溫度能有較大的可控制的變化范圍，因此：第二代技術(shù)由于采用相對(duì)高壓的蒸汽參數(shù)使窯尾SP鍋爐的出口廢氣有條件再增設(shè)低壓蒸汽段，并通過(guò)調(diào)整低壓蒸汽段的運(yùn)行方式（而不是采用調(diào)整SP爐旁通廢氣管道閥門開(kāi)度的方式）使出SP爐低壓蒸汽段的廢氣溫度可根據(jù)物料烘干需要進(jìn)行調(diào)整(調(diào)整幅度根據(jù)每個(gè)工程的需要來(lái)設(shè)計(jì)確定)。對(duì)于第一代技

15、術(shù)，由于采用相對(duì)低壓的蒸汽參數(shù)，使窯尾SP鍋爐的出口廢氣不大可能再增設(shè)低壓蒸汽段，而為了實(shí)現(xiàn)出窯尾SP鍋爐的廢氣溫度能有較大的可控制的變化范圍，只能采用調(diào)整SP爐旁通廢氣管道閥門開(kāi)度的方式，但這種方式是以犧牲SP爐旁通廢氣管道內(nèi)高溫廢氣余熱發(fā)電能力為代價(jià)的，也即當(dāng)物料烘干需要的廢氣溫度較高時(shí)，第一代技術(shù)余熱發(fā)電功率的降低遠(yuǎn)高于第二代技術(shù)。另一方面，如果窯尾廢氣采用電收塵器，SP爐投運(yùn)后，由于窯尾增濕塔停止噴水，窯尾電收塵器的收塵效果會(huì)受到影響(特別是物料烘干停運(yùn)時(shí))。第二代技術(shù)由于SP爐設(shè)有低壓蒸汽段，而低壓蒸汽段生產(chǎn)的低壓蒸汽即可補(bǔ)入汽輪機(jī)用于發(fā)電，也可用于窯尾廢氣增濕(相應(yīng)的減少發(fā)電量)，

16、這樣為解決余熱電站對(duì)窯尾收塵效果的影響創(chuàng)造了條件，而第一代技術(shù)則不具備這個(gè)條件。10. 余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展時(shí)電站可改造性的比較當(dāng)余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，利用第二代技術(shù)建造的余熱電站具有進(jìn)一步改造的余地，而第一代余熱發(fā)電技術(shù)則不具備這一條件。11. 鍋爐重量的比較第二代技術(shù)采用相對(duì)高的主蒸汽壓力，其飽和溫度較高(采用2.29MPa主蒸汽壓力時(shí)的飽和溫度為225)，這樣使鍋爐的傳熱溫差相對(duì)較小，對(duì)于前述的5500t/d窯余熱電站窯尾余熱鍋爐，其換熱溫差只近似為(325-225)+(250-225)/2=62.5)，鍋爐內(nèi)的傳熱溫差相對(duì)較大，同樣以前述5500t/d窯余熱電站余熱鍋爐為例，若采用第一代技術(shù)，其鍋爐換熱溫差近似為(325-190.5)+(250-190.5)/2=97。由于鍋爐換熱溫差的不同，對(duì)于同一條水泥窯：采用第二代技術(shù)的余熱鍋爐換熱面積比采用第一代技術(shù)的余熱鍋爐換熱面積要大，相應(yīng)的鍋爐金屬重量要