水泥窑纯低温余热发电技术评价方法分析

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:何大海
[导读] 低温余热发电即对水泥生产过程中产生的余热进行利用,并将回收的余热用于电力
        摘要:低温余热发电即对水泥生产过程中产生的余热进行利用,并将回收的余热用于电力生产,进而有效地提升企业的经济效益。采用低温余热发电是对我国节能减排这一基本国策的积极响应,这对于企业发展循环经济也有着至关重要的作用。但由于当前存在的低温余热发电技术众多,且各个科研机构都选用对自身技术有利的评价指标,为水泥生产商低温余热发电技术的选择带来一定困难。因此,笔者就水泥窑纯低温余热发电技术评价指标及评价方法进行分析,旨在为有效提升低温余热发电技术提供一定的帮助。
        关键词:水泥窑;纯低温余热发电技术;评价指标;评价方法
 
一、引言
        水泥窑纯低温余热发电技术是指借助于余热锅炉、汽轮机以及发电机等设备实现对水泥窑低温废气余热的利用。采用水泥窑纯低温余热发电技术是对我国节能减排政策的积极响应,是循环经济的具体实践。基于上述背景,许多水泥生产商都开始为水泥窑建设配套的低温余热发电站,这也成为了当前水泥行业的发展方向之一。与此同时,许多科研单位都加入了对低温余热发电技术的研究,并提出了单压技术、双压技术以及闪蒸技术等,且不同的单位都选择对自己有利的指标进行技术评价,导致水泥生产商在技能选择方面出现了困难。因此,笔者就当前水泥窑低温余热发电技术中采用的性能评价指标进行论述,并对评价方法进行分析,旨在为低温余热发电技术的进一步发展做出贡献。

二、水泥窑纯低温余热发电技术性能评价指标
(一)余热利用效率分析
        余热利用效率作为评价余热发电技术的重要指标,评价内容包括以下几个方面,如:余热锅炉效率、余热回收效率、余热发电效率以及系统余热发电利用率。其中余热锅炉效率是指余热锅炉汽水侧的吸热量占锅炉入口废气余热量的百分比。余热回收效率是指窑头、窑尾余热锅炉总吸热量占窑头、窑尾排放的废气余热量的百分比。余热发电效率是余热利用系统吸收的热量转化为电能的比率。系统余热发电利用率是系统利用余热的发电量占水泥窑排放废气余热的百分比。采用余热利用效率作为评价余热发电技术的指标较为客观、准确,具有较高的可信度。
(二)吨熟料发电量
        吨熟料发电量即余热发电系统的发电量与对应时间段熟料产量的比值,通常可以划分为以下几类:瞬时吨熟料发电量、日平均吨熟料发电量、月平均吨熟料发电量等。吨熟料发电量是目前发电技术性能评价较为重要的指标之一,但吨熟料发电量具有一定的动态性,即在不同的时间段所得到的结果并不相同。瞬时吨熟料发电量、日平均吨熟料发电量作为指标所得到的评价结果精确度较低,而采用月平均吨熟料发电量作为评价指标则可以提升评价的准确性,具有较高的参考价值。对不同的水泥熟料线来说,熟料转变为热耗是不同的,因此,吨熟料产生的废烟气和冷却熟料产生的废空气余热也存在差异。故而,在采用吨熟料发电量作为评价指标时必须给出限定条件,必须在相同熟料烧成热耗、相同原燃料磨用风量及温度相等的条件下进行。
(三)平均发电功率
        平均发电功率是指利用余热发电技术在某一时间段内的总发电量与该时段的比值,时间段在选择时常选用24h、72h等。平均发电功率可以准确反映出该时段内发电系统的安装施工、运行情况等信息,常被用于工程竣工后的质量检测。但由于平均发电功率收到了窑产量、工况等因素的干扰,致使平均发电功率只能作为一个参考方面。


(四)站厂用电率
        站厂用电率即电力系统中某一时间范围内自用电力与发电量的比值,该比值可以较为科学的反应该发电系统的辅机配备情况。站厂用电率越小,表明用户的发电量越大,所获得的发电效益更高。反之,则表明发电效益过低。因此,可以借助站厂用电率这一指标实现对发电辅机配备情况的评价。
(五)汽耗率或热耗率
        在常规的火电汽轮机机组中,每个汽轮机的参数均是相同的,采用汽耗率或热耗率作为余热利用效率的评价指标具有一定的准确性。但水泥窑纯低温余热发电技术与传统的火力发电技术不同,采用不同的余热发电技术所需的汽轮机机组存在差异,汽轮机的主要参数也并不相同,进而导致了评价指标的准确性大幅度下降。

三、水泥窑纯低温余热发电技术评价方法
        可以对水泥窑纯低温余热发电效率造成影响的因素有很多,但水泥熟料煅烧过程及纯低温余热发电必定都是热工过程。故而,对纯低温余热发电效率进行科学、准确的评价存在可能性。通过对诸多参考文献的查阅,纯低温余热发电评价方法主要可以分为以下两种:一种是每kg熟料热耗—吨熟料余热发电量,另一种是混合热效率。
(一)每kg熟料热耗—吨熟料余热发电量
        就目前水泥行业来看,使用较为广泛的纯低温余热发电技术评价指标为吨熟料余热发电量。但采用吨熟料余热发电量为指标忽视了熟料热耗、熟料形成热、原燃料烘干等因素对发电量的作用,进而导致采用该评价方法的准确度大幅度下降。因此,为了使得吨熟料余热发电量的评价更为准确,在此基础上又提出了“每kg熟料热耗—吨熟料余热发电量”这一指标。
(二)混合热效率
        纯低温余热发电技术是将水泥生产过程中产生且不可再利用的热能进行收集,并将这些能量转换为电能,用于生活生产。因此,为保证余热发电方案的评价的科学性、准确性,可以采用混合热效率这一方法来评价纯低温余热发电技术。采用该评价方法可以消除一些干扰因素的影响,如:熟料热耗、熟料形成热、废热取热等。

四、结束语
        随着我国城市化进程的推进,对于电能的需求也在逐步提升,当前我国采用的发电方式主要还是火力发电,但火力发电方式会消耗大量的石油、天然气等不可再生能源,而这些能源的经济价值远大于直接燃烧的价值。因此大力发展新能源技术已经迫在眉睫。利用纯低温余热发电技术可以对水泥窑余热进行很好的利用,通过对余热的回收利用,可以将其用于电力生产,进而提升经济效益。与此同时,余热温度下降之后,会形成一部分尘粒并发生沉降,有效降低了对环境的污染。
       
参考文献:
[1] 蔡栋. 关于水泥窑纯低温余热发电技术及经济性的探究[J]. 商品与质量, 2018, 000(043):203.
[2] 任福忱. 水泥窑纯低温余热发电篦冷机开口位置选择的数值模拟[J]. 环球市场, 2019, 000(002):242.
[3] 唐金泉, 于海, 唐兆伟. 提高水泥窑现有余热电站发电能力的几项措施(上)[J]. 水泥, 2018.
[4] 唐金泉, 于海, 唐兆伟. 提高水泥窑现有余热电站发电能力的几项措施(下)[J]. 水泥, 2018, 000(006):28-32.

作者简介:何大海(1980-03),男,汉族,籍贯:河北省张家口市。
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: