国家发改委:2035年“全国123出行交通圈”基本建成
1月19日,国家发改委召开“十四五”现代综合交通体系发展规划新闻发布会。“全国123出行交通圈”和“全球123快货物流圈”基本形成,我国将基本建成交通强国。
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1 概述
近年来,国内水泥工业的建设规模和技术水平都有较大的进步,尤其是带预分解窑的新型干法窑得到了快速发展,水泥熟料热耗从带四级预热器的3768 kJ/kg.cl[1]降低到带有五级预热器的3011kJ/kg.cl。在热耗下降的同时,仍然有大量的中低温余热没有被充分利用,纯低温余热发电技术可以合理利用水泥生产过程中排放的大量中、低温余热资源。目前在新型干法线纯低温余热发电项目中,有的在带四级预热器的干法窑上建设,吨熟料发电量达到33.07 kW.h/t.cl [2];有的在带五级预热器的干法窑建设,吨熟料发电量28 kW.h/t.cl。带四级预热器的比带五级预热器的干法窑吨熟料纯低温余热发电量多,因此,有人认为应建设带四级预热器的干法窑并配套纯低温余热发电系统,甚至提出把五级预热器改为四级预热器以提高吨熟料发电量。水泥厂纯低温余热发电是为了单纯增加发电量还是为了充分利用废气余热?如何评价不同水泥厂纯低温余热发电系统?又如何结合水泥煅烧技术和发电技术以提高能源利用率?……本文通过对带四级预热器和带五级预热器干法窑的纯低温余热发电分析,提出了作者自己的观点,供水泥厂纯低温余热发电关注者参考。
烟气成分 |
CO2 |
O2 |
N2 |
H2O |
% |
30.4 |
4.3 |
58.3 |
7.0 |
3 余热发电量分析
3.1余热发电量计算
由于烘干原料的需要,余热发电利用后的窑尾预热器烟气的排放温度假定为230℃。四级预热器与五级预热器干法水泥窑窑头废气发电量基本相同,在此只比较窑尾预热器余热发电量。
四级预热器, 根据烟气温度、烟气成分以及拟排放的烟气温度计算出烟气焓:375℃烟气焓为H375、230℃烟气焓为H230 。
则375℃的废烟气通过SP余热锅炉排放出230℃烟气,可以利用的烟气热量为:ΔH4= Q4 (H375-H230)=8205×104 kJ/h
由于四级预热器排烟温度高于五级预热器,根据纯低温余热发电热量利用效率的计算,不难计算出SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率约为η4=23%[5],则窑尾废气可利用余热纯低温发电量为:P4=ΔH4η4/3600=5242 kw
五级预热器 根据烟气温度与烟气成分以及拟排放的烟气温度计算出烟气焓:350℃烟气焓H350和230℃烟气焓H230 。则可以利用的烟气热量为:
ΔH5= Q5 (H350-H230) =6880×104 kJ/h
根据纯低温余热发电热量利用效率的计算,不难计算出SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率约为η5=21%[5],则窑尾废气可利用余热纯低温发电量为: P5=ΔH5η5/3600=4013 kw
3.2 四级预热器和五级预热器的煤耗
根据四级预热器热耗3768 kJ/kg.cl 折算成煤耗 b4=129 kg标煤/t.cl。
即:b4×5000/24=26875kg标准煤/h
根据五级预热器热耗为3011 kJ/kg.cl 折算成煤耗 b5=103 kg标煤/t.cl。
即:b5×5000/24=21458kg标准煤/h
计算出的具体数据见表2。
项目 |
烟气量 |
SP进口温度 |
SP出口温度 |
可利用热量 |
锅炉吸热转换为电能的效率 |
估算发电量 |
单位 |
万Nm3 |
℃ |
℃ |
104kJ/h |
% |
kw |
四级预热器 |
35.83 |
375 |
230 |
8205 |
23 |
5242 |
五级预热器 |
36.46 |
350 |
230 |
6880 |
21 |
4013 |
项目 |
可利用热量 |
热量利用率 |
估计发电量 |
烧成煤耗 |
生产线每小时耗标准煤 |
多耗煤与多耗电之比 |
国家公布的火电标准煤耗 |
单位 |
104kJ/h |
% |
kw |
kg/t.cl |
kg |
g标准煤/kwh |
g标准煤/kw |
四级预热器 |
8205 |
23 |
5242 |
129 |
26875 |
4407 |
356 |
五级预热器 |
6880 |
21 |
4013 |
103 |
21458 | ||
差值 |
|
|
1229 |
26 |
5417 |
煤/kwh ,远远大于国家公布的火电标准煤耗:356g标准煤/kwh 。
由此可以看出,四级预热器窑虽然增加了发电量,但同时也增加了煤耗,增加煤耗量与增加发电量之比远远大于国家公布的火电标准煤耗表明,四级预热器窑的能源利用效率比五级预热器窑低。五级预热器窑投资虽然有所增加,发电量减少;但煤耗量的减少更为明显,其运行时的经济效益和环境效益明显大于四级预热器窑。
不同的纯低温余热发电技术、热力参数的热力系统,SP余热锅炉吸收的热量转换为电能的效率可能多少有些差别,一般来说,排放的废气温度越高,SP锅炉产生的蒸汽温度越高,转换为电能的效率也越高,但对应水泥窑热耗也大幅增加,本文所选效率数值不失一般性,即使某项目效率数值与此有差异,但只要是和本文同样的可比条件,所得结论仍然相同。
4 结论
1 水泥窑纯低温余热发电应重点考查其能量利用效率而不是吨熟料发电量。
2五级预热器窑在纯低温余热发电方面比四级预热器窑更能提高能源利用率、降低能耗。
3 不能为了单纯增加发电量而减少预热器级数,把五级预热器窑改为四级预热器窑更是得不偿失,应把水泥煅烧技术与纯低温余热发电技术结合起来,降低水泥窑能耗,减少排烟损失,提高能源利用率。
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