新版水泥余热发电单双压系统发电能力分析比较

1、水泥余热发电单双压系统发电能力分析比较（杭州汽轮动力集团设备成套工程有限公司，浙江杭州 310020）摘要 ： 介绍了干法水泥窑单压、双压余热发电系统发电量的理论计算值；单压、双压余热发电系统实际运用情况。关键词 ：干法水泥窑 余热 汽轮机 过热蒸汽 发电 Abstract：Introduced a dry-process cement kiln single pressure、dual pressure Waste heat systems theoretical Calculated values of capacity of power generation; the actual us

2、e of single pressure、dual pressure Waste heat cogeneration system。 Key words： Dry-process cement kiln ；Waste heat；steam turbine；Superheated steam；power generation1 引言中国的干法水泥窑余热发电技术经过十余年的发展有了长足的进步。由最初的带补燃锅炉的余热发电系统,到目前双压、单压发电系统（纯低温）并存的局面。就实际使用单压远多于双压, 对于单压双压发电量高低各有关单位也是观点不一。下面我们以理论计算和实际运用结果来说明这个问题。2单双

3、压系统发电能力计算说明(以5000t/d干法水泥窑为例)考虑到公平性，在单双压发电能力计算时作如下说明：为满足生料烘干，SP锅炉排烟温度单双压均为210左右。这样，双压系统SP锅炉只能做成单压。双压系统只在窑头AQC锅炉做成双压。双压、单压系统图分别见图1、图2。双压系统按大连易世达公司窑头双取风并设ASH过热器考虑，单压系统仍按窑头单取风考虑。 图1-双压系统图图2-单压系统图由于水泥工况波动，水泥产量有时会大幅降低，窑头废气温度此时会降低至150左右（根据水泥厂调查），此时窑尾废气温度无大变化，若双压系统补汽压力选取过高，双压系统锅炉低压部分在水泥产量大幅降低时将不能汽化，汽轮机无法补汽。

4、为确保汽轮机正常补汽，双压系统补气参数宜选为0.1 MPa（A）-120。双压系统受汽轮机补汽结构及补汽压力温度过低的影响, 主汽内效率只有 ,补汽内效率只有 。单压系统汽轮机结构通畅, 主汽内效率达。单双压发电能力理论计算表(5000t/d水泥线)AQC锅炉热力计算烟气成份：N2 77.5、O2 20.5、H2O1、C O2 1、灰份5g/Nm3SP锅炉热力计算烟气成份：N2 65、O2 5、H2O5、C O2 25、灰份60g/Nm3技术参数 计算式数据来源 单位双压系统单压系统汽机主汽参数 设计确定 MPa（A）- 2.3-3701.25-315汽机补汽参数 设计确定 MPa（A）- 0

5、.1-120无SP余热锅炉SP余热锅炉高压段进口废气量 、温度实际测定Nm3/h350000350000330330高压段进口废气比热 、总焓值总焓值=350000×330×1.5215534÷10000查表计算kJ/ Nm3· 1.52155341.5215534104×kJ/h17573.942 17573.942高压蒸发段锅炉漏风量、风温、比热、总焓值双压漏风量=350000×1.5%单压漏风量= 350000×2%漏风总焓值=漏风量×风温×比热÷10000设计确定Nm3/h5250700

6、02525kJ/ Nm3· 1.29791.2979104×kJ/h17.034922.7133考虑漏风后高压段进口废气总焓值 双压=17573.94217.0349单压=17573.94222.7133计算104×kJ/h17590.976917596.6553高压蒸发段锅炉出口废气量 、温度、比热、总焓值双压=3500005250单压=3500007000出口废气温度=饱和温度15双压出口总焓值=355250×238.9×1.497÷10000单压出口总焓值=357000×210×1.489÷1000

7、0计算Nm3/h355250357000238.9210kJ/ Nm3· 1.4971.489104×kJ/h12704.92311163.033高压蒸发段锅炉用于生产蒸汽的总废气焓降双压=（17590.976912704.923）×0.975单压=（17596.655311163.033）×0.975计算104×kJ/h4763.90266272.7817高压段主蒸汽压力 、温度、焓值设计查焓熵图MPa（A）2.51.35饱和 223.9315KJ/kg2800.943075.88高压段排污压力、温度、焓值设计查焓熵图MPa（A）2.51.4

8、饱和 223.9195KJ/kg961.93830.04高压蒸发段锅炉给水温度、焓值 双压汽包给水低于饱和温度10单压汽包给水低于AQC汽包给水5(考虑窑头至窑尾途中散热)设计查焓熵图213.9180KJ/kg915.54763.09高压段蒸汽产量 双压=47639026/ (2800.94915.54) 2%×(961.93915.54)单压=62727817/(3075.88763.09) 2%×(830.04763.09)计算(排污率2%)t/h25.25527.106高压段省煤器漏风量、总焓值漏风量=350000×0.5%总焓值=1750×25&

9、#215;1.2979÷10000设计确定Nm3/h1750计算104XkJ/h 5.6783考虑漏风后高压段省煤器进口废气总焓值 12704.9235.6783计算104kJ/h12710.6013高压段省煤器给水量、温度 25.255×1.02计算t/h25.76设计确定100高压段省煤器进出水总焓升 25760×(915.54419.04) ÷10000计算104kJ/h1278.984高压段省煤器出口废气量 、比热废气量=3552501750计算Nm3/h357000KJ/ Nm3· 1.49高压段省煤器出口废气温度(127106013

10、12789840/0.975)/(1.49×357000) 计算214.3210冷却机废气冷却机去ASH过热器废气量、温度、总焓值总焓值=94900×500×1.3974÷10000计算Nm3/h94900500kJ/ Nm3· 1.3974104kJ/h6630.663冷却机去AQC废气量、温度、比热、总焓值双压总焓值=145100×300×1.3693÷10000单压总焓值=240000×380×1.3807÷100006630.6635960.5629=12591.2259(与单

11、压焓值基本相等)计算Nm3/h145100240000300380kJ/ Nm3· 1.36931.3807104kJ/h5960.562912591.984ASH过热器过热器出口废气量、废气温度、比热、总焓值总焓值出口废气量 考虑漏风0.5%出口废气量=94900×1.005总焓值=95375×374×1.3798÷10000计算Nm3/h95375374kJ/ Nm3· 1.3798104kJ/h4921.781过热器用于加热蒸汽的总废气焓降=0.955（保热系数）×（6630.6634921.781）计算104kJ/h

12、1631.9823过热器进口蒸汽量 SP锅炉蒸汽输送至ASH考虑50kg/h冷凝量过热器进口蒸汽量=25.255-0.0515.768计算t/h40.973过热器进口蒸汽压力、温度、焓值、总焓值总焓值=2800.69×40973÷10000设计确定MPa（A）2.45222.87KJ/kg2800.69104kJ/h11475.2671过热器出口蒸汽压力、温度、焓值、总焓值总焓值=3197.84×40973÷10000设计确定MPa（A）2.40380KJ/kg3197.84104kJ/h13102.5098过热器进出口蒸汽总焓升=13102.50981

13、1475.2671=1627.2427与过热器用于加热蒸汽的总废气焓降基本相等计算104kJ/h1627.2427AQC余热锅炉蒸汽段（双压为高压蒸汽段）AQC 锅炉蒸汽段进口废气量、温度、比热、总焓值双压废气量=95375+145100双压总焓值=240475×329.5×1.3735÷10000单压总焓值=240000×380×1.38074921.7815960.5629=10882.3439(与与10883.1349基本相等)计算Nm3/h240475240000329.5380kJ/ Nm3· 1.37351.3807104

14、kJ/h10883.134912591.984AQC 锅炉蒸汽段漏风量、漏风焓值 双压考虑漏风0.5%单压考虑漏风1%漏风焓值=漏风量×25×1.2979÷10000设计确定Nm3/h12002400计算104kJ/h3.89377.7874考虑漏风后AQC 锅炉蒸汽段进口废气总焓值 双压总焓值=10883.13493.8937单压总焓值=12591.9847.7874计算104kJ/h10887.028612599.7714AQC 锅炉蒸汽段出口废气量、温度、比热、总焓值废气温度大于饱和温度15计算Nm3/h241675242400237.87210kJ/Nm3

15、· 1.36191.3585104kJ/h7829.18626915.3084AQC 锅炉蒸汽段废气总焓降双压=10887.02867829.1862单压=12599.77146915.3084计算104kJ/h3057.84245684.463用于生产蒸汽的废气总焓降双压=保热系数0.975×3057.8424单压=保热系数0.975×5684.463计算104kJ/h2981.39635542.3514蒸汽段主蒸汽压力、温度、焓值设计MPa(A)2.451.35222.87355焓熵图kJ/kg2800.693162.4蒸汽段排污压力、温度、焓值设计MPa（A

16、）2.451.4饱和 222.87195.04焓熵图KJ/kg956.95830.04蒸汽段给水温度、焓值设计212.87185焓熵图KJ/kg910.82785.23蒸汽段蒸汽产量 双压=29813963/(2800.69910.82) 2%×(956.95910.82)单压=55423514/(3162.4785.23) 2%×(830.04785.23)计算t/h15.76823.306AQC余热锅炉双压高压省煤器段AQC 锅炉高压省煤器段进口废气量、温度、比热、总焓值=241675×237.87×1.3619计算Nm3/h241675237.87

17、kJ/Nm3· 1.3619104kJ/h7829.1862漏风量、漏风焓值 考虑漏风0.5%漏风焓值=漏风量×25×1.2979÷10000设计确定Nm3/h1200计算104kJ/h3.8937AQC 锅炉高压省煤器段出口废气量、温度、比热、总焓值废气量=2416751200总焓值=242875×213×1.3589Nm3/h242875213kJ/Nm3· 1.3589104kJ/h7029.9124AQC 锅炉高压省煤器段废气总焓降=7829.18623.89377029.9124计算104kJ/h803.1675用

18、于加热水的废气总焓降保热系数0.975×803.1675计算104kJ/h783.0883高压段给水量、温度、焓值1.02×15.768计算t/h16.083设计100焓熵图KJ/kg419.04高压段给水总焓升16083×（910.82419.04）÷10000与废气焓降基本相等104kJ/h790.9298AQC余热锅炉低压蒸汽段考虑漏风AQC 锅炉低压蒸汽段入口废气温度、总焓值考虑漏风1%、漏风温度25=7029.91242400×25×1.2979÷10000213计算104kJ/h7037.6998AQC 锅炉低压

19、蒸汽段出口废气量、温度、比热、总焓值2428752400总焓值=245275×139×1.3518/10000计算设计Nm3/h245275139kJ/ Nm3· 1.3518104kJ/h4608.7221AQC 炉低压蒸汽段用于生产蒸汽的废气总焓降 =0.98(保热系数)×(7037.69984608.7221)计算104kJ/h2380.3981低压蒸汽段主蒸汽压力、温度、焓值、产汽量给水40焓值167.44 kJ/kg产汽量=23803981/（2726.9167.44）设计MPa(A)0.2 130-kJ/kg2726.9计算t/h9.3AQC

20、余热锅炉省煤器段(双压:低温省煤器段)(单压: 高温省煤器段)AQC 锅炉省煤器段进口废气温度、总焓值 139210104kJ/h4608.72216915.3084漏风量、漏风焓值 双压可不考虑漏风单压考虑漏风1%漏风焓值=漏风量×25×1.2979÷10000设计确定计算Nm3/h2400104kJ/h7.7874考虑漏风入口废气总焓值6915.30847.7874104kJ/h6923.0958AQC 锅炉省煤器段出口废气量、废气温度、废气比热、废气总焓值出口废气量=2424002400双压废气总焓值=245275×98.5×1.3476

21、单压废气总焓值=244800×150×1.3528Nm3/h24527524480098.5150kJ/ Nm3· 1.34761.3528104kJ/h 3255.7464967.4816AQC 锅炉省煤器段进出口用于加热给水的废气总焓降双压=0.98(保热系数)×(4608.943255.746)单压=0.98(保热系数)×(6923.09584967.4816)104kJ/h1326.131916.5019AQC 炉省煤器段给水量 、给水温度双压给水量(不含低压部分)=1.01×（25.7616.083）（考虑除氧损失1%）单压

22、给水量=1.02×（27.10623.306）（考虑排污损失2%）t/h42.26151.4240100AQC 炉省煤器段出水温度 、焓值114185kJ/kg478.23785.23AQC 炉省煤器段出水总焓升双压=42261×（478.23167.44）÷10000单压=51420×（785.23419.04）÷10000计算结果与用于加热给水的废气总焓降基本相等104kJ/h1313.42961882.9489AQC余热锅炉单压低温省煤器段AQC 锅炉低温省煤器段进口废气量、废气温度、废气比热、废气总焓值可不考虑漏风单压废气总焓值=244

23、800×150×1.3528Nm3/h244800150kJ/ Nm3· 1.3528104kJ/h 4967.4816AQC 锅炉低温省煤器段出口废气量、废气温度、废气比热、废气总焓值可不考虑漏风单压废气总焓值=244800×100×1.3483Nm3/h244800100kJ/ Nm3· 1.3483104kJ/h 3300.6384AQC 锅炉省煤器段进出口用于加热给水的废气总焓降单压=0.98(保热系数)×(4967.48163300.6384)104kJ/h1633.5063AQC 炉省煤器段给水量 、给水温度（除

24、氧汽水损失1%）单压给水量=1.01×51.42t/h51.934240AQC 炉省煤器段出水温度 114AQC 炉省煤器段出水总焓升单压=51934.2×（478.23167.44）÷10000计算结果与用于加热给水的废气总焓降基本相等104kJ/h1614.063汽轮机及发电机主汽压力、温度、焓值、流量考虑阻力0.1 MPa(A)考虑温降10以上计算汇总MPa(A)2.31.25370324kJ/kg3177.353097.76t/h40.97350.412双压补汽压力、温度、焓值、流量考虑阻力0.1 MPa(A)温降10以上计算汇总MPa(A)0.1 120

25、kJ/kg2716.48 t/h9.3汽轮机排汽压力MPa(A)0.0080.008双压排汽焓值kJ/kg2369.33单压压排汽焓值kJ/kg2380.75双压发电功率汽轮机机械功等损耗128 kW(3177.352369.33)×40973÷3600(2716.482369.33) ×9300÷3600128×0.97发电机效率0.97kW9666单压发电功率汽轮机机械功等损耗128 kW (3097.76-2380.75) ×50412÷3600128×0.97机械效率0.98发电机效率0.97kW以上计算仅限于双压双取风不与二次风三次风抢风、抢热量，实际上双压双取风的前段取风过于靠近二次风三次风，势必与二次风三次风抢风、抢热量，可能由此造成增加发电的假象，其实增加发电是以增加水泥熟料煤耗为代价，在经济上是不合算的。3单双压系统系统厂用电比较(以5000t/d干法水泥窑为例)双压系统，单压系统的疏水箱出水泵轴功率相差不多,可视为相等，由于蒸汽量双压单压相差不多,循环水泵耗电也相差不多,可视为相等。厂用电可比情况人如下：双压系统锅炉(高压)给