水泥生產(chǎn)企業(yè)在決定建設(shè)余熱電站時(shí)應(yīng)注意研究的幾個(gè)問(wèn)題
1. 水泥生產(chǎn)企業(yè)在決定建設(shè)余熱電站時(shí)應(yīng)注意研究的幾個(gè)問(wèn)題
目前,各水泥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)利用水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)建設(shè)余熱電站的熱情空前高漲。筆者有幸參與了多次的水泥生產(chǎn)企業(yè)選擇余熱電站工程設(shè)計(jì)單位或工程總承包單位的招、議標(biāo)活動(dòng),也多次參加了投標(biāo)活動(dòng)。在以經(jīng)濟(jì)利益為中心、國(guó)內(nèi)眾多從事水泥窯純低溫余熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)或總承包單位經(jīng)驗(yàn)水平參次不齊的環(huán)境條件下,結(jié)合余熱電站是由水泥生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)的背景,為了減少水泥生產(chǎn)企業(yè)的損失,不再發(fā)生或盡量少發(fā)生目前普遍發(fā)生的電站投產(chǎn)后實(shí)際發(fā)電能力遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)發(fā)電能力的問(wèn)題,有必要提出水泥生產(chǎn)企業(yè)在決定建設(shè)余熱電站時(shí)應(yīng)注意研究的如下幾個(gè)問(wèn)題:
1.1關(guān)于各設(shè)計(jì)單位在投標(biāo)或?yàn)樗嗌a(chǎn)廠提供技術(shù)方案時(shí)提供給水泥生產(chǎn)廠的發(fā)電功率問(wèn)題
在項(xiàng)目招標(biāo)或各設(shè)計(jì)單位為水泥生產(chǎn)廠提供技術(shù)方案時(shí),提供給水泥生產(chǎn)廠的發(fā)電功率一般都比較高,但電站投入運(yùn)行后,實(shí)際發(fā)電能力遠(yuǎn)達(dá)不到報(bào)出的發(fā)電功率。如果對(duì)設(shè)計(jì)單位報(bào)出的發(fā)電功率進(jìn)行認(rèn)真研究,會(huì)發(fā)現(xiàn)其主要原因有如下可能的幾點(diǎn):
1)水泥生產(chǎn)廠沒有明確給出統(tǒng)一的窯尾預(yù)熱器、熟料冷卻機(jī)廢氣量和廢氣溫度條件,也沒有給出物料烘干所需的廢氣量和廢氣溫度條件,或者水泥生產(chǎn)廠已明確給出了這些條件,但設(shè)計(jì)單位在計(jì)算發(fā)電功率時(shí)不采用水泥生產(chǎn)廠提供的條件。當(dāng)設(shè)計(jì)單位采用的廢氣條件,如:尾預(yù)熱器、熟料冷卻機(jī)廢氣量和廢氣溫度高出給定的或?qū)嶋H的廢氣量和廢氣溫度,物料烘干所需的廢氣量和廢氣溫度低于給定的或?qū)嶋H的廢氣量和廢氣溫度時(shí),其報(bào)出的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率自然會(huì)偏高,反之則會(huì)偏低。
為避免此種現(xiàn)象,水泥生產(chǎn)廠應(yīng)明確給出統(tǒng)一的窯尾預(yù)熱器、熟料冷卻機(jī)廢氣量和廢氣溫度條件及物料烘干所需的廢氣量和廢氣溫度條件,并應(yīng)要求設(shè)計(jì)單位提供發(fā)電能力的計(jì)算過(guò)程,以檢查設(shè)計(jì)單位是否按規(guī)定的廢氣條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并驗(yàn)證計(jì)算過(guò)程的正確性。
2)由于汽輪機(jī)主蒸汽內(nèi)效率F1、補(bǔ)汽內(nèi)效率F2及汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率F3和發(fā)電機(jī)效率F4越高,發(fā)電能力越高,因此如果電站設(shè)計(jì)單位計(jì)算發(fā)電功率時(shí),上述四個(gè)效率采用制造廠提供的設(shè)備設(shè)計(jì)效率,如:汽輪機(jī)主蒸汽內(nèi)效率F1取85%或更高,汽輪機(jī)補(bǔ)汽內(nèi)效率F2取83%或更高,汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率F3取97.5%或根本不考慮這個(gè)效率,發(fā)電機(jī)效率F4取97.5%,則其設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率會(huì)很高。
制造廠提供的上述四個(gè)效率是設(shè)備在理想運(yùn)行條件及額定狀態(tài)下才能達(dá)到的效率,而由于水泥窯余熱電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)無(wú)論是蒸汽參數(shù)、發(fā)電功率還是冷卻水等運(yùn)行條件變化很大,使設(shè)備不可能長(zhǎng)期在理想運(yùn)行條件及額定狀態(tài)下運(yùn)行,因此,電站在投入運(yùn)行后,其實(shí)際效率將低于制造廠提供的設(shè)計(jì)效率,也即實(shí)際發(fā)電功率不可能達(dá)不到各設(shè)計(jì)單位報(bào)出的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率。
通常來(lái)講,有經(jīng)驗(yàn)或雖然沒有經(jīng)驗(yàn)但對(duì)技術(shù)事實(shí)求是的設(shè)計(jì)單位,在進(jìn)行余熱電站發(fā)電功率設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),會(huì)結(jié)合電站工程實(shí)際條件及電站機(jī)組的大小,上述四個(gè)效率一般在如下范圍內(nèi)選取:汽輪機(jī)主蒸汽內(nèi)效率F1=80~82%、汽輪機(jī)補(bǔ)汽內(nèi)效率F2=78~80%,汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率F3=95.5~97.5%,發(fā)電機(jī)效率F4=95.5~97.5%。
3)大多數(shù)電站設(shè)計(jì)單位在計(jì)算發(fā)電功率時(shí)不考慮水泥窯廢氣管道散熱、旁通廢氣管道內(nèi)漏廢氣、汽水管道漏汽及散熱損失效率F5,或計(jì)算時(shí)F5取值很高。但實(shí)際上:由于余熱鍋爐旁通廢氣管道閥門不可能100%關(guān)閉嚴(yán)密,入余熱鍋爐的水泥窯廢氣管道及電站蒸汽、熱水管道不可能不散熱也不可能沒有漏氣(汽),因此,F(xiàn)5不可能達(dá)到100%或很高的數(shù)值。根據(jù)實(shí)際投入運(yùn)行的電站統(tǒng)計(jì):對(duì)于2500t/d級(jí)的水泥窯,F(xiàn)5一般為91~93%;5000t/d級(jí)的水泥窯,F(xiàn)5一般為93~95%。如果電站設(shè)計(jì)單位在計(jì)算發(fā)電功率時(shí)不考慮F5或F5取值很高,其報(bào)出的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率就會(huì)很高,而電站實(shí)際投入運(yùn)行后,發(fā)電功率也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到各設(shè)計(jì)單位報(bào)出的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率。
4)汽輪機(jī)排汽壓力越低,計(jì)算發(fā)電能力越高,如果電站設(shè)計(jì)單位計(jì)算發(fā)電功率時(shí),汽輪機(jī)排汽壓力采用汽輪機(jī)廠提供的汽輪機(jī)允許的最低排汽壓力(一般為0.0053Mpa),則其報(bào)出的發(fā)電能力也會(huì)很高。
當(dāng)汽輪機(jī)排汽壓力為0.0053Mpa時(shí),其排汽溫度僅為33.9℃,此時(shí)要求冷卻水溫度不超過(guò)21℃,即大氣日平均溫度一般應(yīng)不超過(guò)20℃。實(shí)際上,由于大氣溫度的限制,冷卻水溫度很難低于21℃,或者每年低于21℃的時(shí)間很短,也即能夠達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率的時(shí)間很短(尤其是黃河以南地區(qū))。
通常來(lái)講,設(shè)計(jì)計(jì)算電站發(fā)電能力時(shí),汽輪機(jī)排汽壓力一般選擇為0.007Mpa,其排汽溫度為39.2℃,要求冷卻水的溫度為26℃,即需大氣日平均溫度不超過(guò)25℃。采用0.007 Mpa排汽壓力,全國(guó)大部分地區(qū)每年都可有8個(gè)月以上的保證時(shí)間,也就是說(shuō)電站實(shí)際發(fā)電功率能夠絕大部分時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率。
以實(shí)際熟料產(chǎn)量為5000t/d、窯頭熟料冷卻機(jī)用于發(fā)電的廢氣參數(shù)為200000Nm3/h—360℃、窯尾預(yù)熱器廢氣參數(shù)360000Nm3/h—330℃、生料烘干廢氣溫度為210℃的余熱電站為例:如果汽輪機(jī)內(nèi)效率F1取為85%、F2取為83%,汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率F3取為97.5%,發(fā)電機(jī)效率F4取為97.5%,廢氣管道散熱、旁通廢氣管道漏廢氣、汽水管道漏汽散熱損失效率F5=98.7%,汽輪機(jī)排汽壓力取0.006Mpa:當(dāng)采用第一代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為0.689~1.27Mpa-312~315℃時(shí),電站設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率為8140~8640KW(噸熟料發(fā)電量為39~41.5KWh/t,遠(yuǎn)高于第一代技術(shù)實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電指標(biāo)28~35KWh/t的,更高于目前第一代技術(shù)實(shí)際達(dá)到的22~33KWh/t),這個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率就是各設(shè)計(jì)單位或工程總承包單位一般情況下為水泥生產(chǎn)廠報(bào)出的發(fā)電功率;當(dāng)采用第二代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為1.57~2.29Mpa-370℃時(shí),電站設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率將達(dá)到9880KW以上(其噸熟料發(fā)電量為47.5KWh/t以上,遠(yuǎn)高于第二代技術(shù)實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電指標(biāo)38~45KWh/t,也高于噸熟料余熱最大發(fā)電能力46KWh/t)。這樣的發(fā)電功率,在前述廢氣條件下,無(wú)論是第一代技術(shù)方案還是第二代技術(shù)方案,實(shí)際上都是不可能達(dá)到的。
如果該電站計(jì)算設(shè)計(jì)發(fā)電功率時(shí),各效率及汽輪機(jī)排汽壓力按實(shí)際運(yùn)行中能夠達(dá)到的:汽輪機(jī)內(nèi)效率F1=82%、F2=80%,汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率F3=96.5%,發(fā)電機(jī)效率F4=96.5%,廢氣管道散熱、旁通廢氣管道漏廢氣、汽水管道漏汽散熱損失效率F5=91%,汽輪機(jī)排汽壓力為0.007Mpa進(jìn)行發(fā)電功率計(jì)算,則:當(dāng)采用第一代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為0.689~1.27Mpa-312~315℃時(shí),設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率為6980~7280KW(噸熟料發(fā)電量為33.5~34.9KWh/t);當(dāng)采用第二代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為2.29Mpa-370℃時(shí),設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率為8480KW(噸熟料發(fā)電量為40.7KWh/t)。這樣的發(fā)電功率是與理論分析相一致的,如果電站鍋爐受熱面配置(鍋爐重量)、管道配置、保溫結(jié)構(gòu)及選材等具體技術(shù)措施得當(dāng),電站投入運(yùn)行后是能夠達(dá)到的。
各設(shè)計(jì)單位在投標(biāo)或?yàn)樗嗌a(chǎn)廠提供技術(shù)方案時(shí)提供給水泥生產(chǎn)廠的發(fā)電功率問(wèn)題,在筆者參與的招標(biāo)或投標(biāo)工程項(xiàng)目中,從未有水泥生產(chǎn)廠研究過(guò)。
1.2關(guān)于鍋爐換熱面積即鍋爐重量問(wèn)題
水泥窯余熱發(fā)電工程中最重要的設(shè)備是余熱鍋爐。余熱鍋爐的作用是將水泥窯廢氣余熱轉(zhuǎn)換為蒸汽和熱水,余熱鍋爐轉(zhuǎn)換出的蒸汽和熱水再通過(guò)汽輪機(jī)---發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電力。因此,對(duì)于余熱電站:確定了汽輪機(jī)主蒸汽壓力和溫度就相當(dāng)于確定了設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力,而是否能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)發(fā)電能力,主要取決于余熱鍋爐。
將水泥窯廢氣余熱轉(zhuǎn)換為蒸汽和熱水同時(shí)要適應(yīng)水泥窯生產(chǎn)的波動(dòng),余熱鍋爐必須有足夠的換熱面積也即要有足夠的換熱管子或者說(shuō)鍋爐重量,而且鍋爐總重量中:鍋爐內(nèi)換熱管子等受壓換熱件應(yīng)大于53%,其它梁、柱、樓梯、平臺(tái)等非換熱受壓件應(yīng)不大于47%。如果鍋爐重量配置不夠,電站實(shí)際發(fā)電能力是不可能達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力的。
對(duì)于實(shí)際熟料產(chǎn)量為5000t/d的水泥窯余熱電站:
當(dāng)采用第二代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為2.29Mpa-370℃時(shí),實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率為8480KW,電站全套鍋爐重量需1291噸以上;
當(dāng)采用第一代技術(shù)方案,汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為0.689~1.27Mpa-312~315℃時(shí),實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電功率為6980~7280KW,電站全套鍋爐重量需886~921噸以上。
對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的5500t/d水泥窯余熱電站:
利用第一代技術(shù)建設(shè)的余熱電站,實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力為7520~8130KW,一條窯全套鍋爐重量約需1000噸。但由于余熱鍋爐實(shí)際配置重量只有820~900噸,因此電站實(shí)際運(yùn)行發(fā)電能力只有6500~7150KW,沒有達(dá)到應(yīng)該達(dá)到的實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力。也就是說(shuō),利用第一代技術(shù)建設(shè)的余熱電站達(dá)不到實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力的根本原因之一是鍋爐換熱面積或者說(shuō)鍋爐重量配置不夠。
產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因有兩種可能:一是由于電站設(shè)計(jì)或工程總承包單位沒有鍋爐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)所致;二是由于水泥生產(chǎn)廠沒有對(duì)鍋爐配置對(duì)工程總承包單位提出詳細(xì)要求,而工程總承包單位為了降低工程造價(jià)(應(yīng)注意:鍋爐重量每減少1噸,設(shè)備費(fèi)、安裝費(fèi)等造價(jià)合計(jì)將減少1.4萬(wàn)元以上)有意而為之。
不幸的是,在筆者參與的招標(biāo)或投標(biāo)工程項(xiàng)目中,從未有水泥生產(chǎn)廠對(duì)余熱鍋爐換熱面積配置提出過(guò)任何要求。
1.3關(guān)于余熱鍋爐熱效率問(wèn)題
電站設(shè)計(jì)或工程總承包單位通常會(huì)向水泥生產(chǎn)廠解釋:由于我們的余熱鍋爐換熱效率高,因此鍋爐配置的換熱面積相對(duì)較少,相應(yīng)的鍋爐重量就輕。
這種解釋往往容易取得水泥生產(chǎn)廠的認(rèn)可。但對(duì)于水泥窯廢氣:一方面,由于粉塵含量太大,同時(shí)為不增加或少增加水泥生產(chǎn)線原有風(fēng)機(jī)的負(fù)荷而使鍋爐廢氣阻力也即鍋爐內(nèi)的廢氣流速受到限制,因此,雖然鍋爐結(jié)構(gòu)形式不同,但其換熱管的換熱效率是相差很小的,相應(yīng)的鍋爐換熱面積數(shù)量和鍋爐重量也很?。ㄒ话阍?%以內(nèi));另一方面,水泥窯余熱鍋爐出口廢氣還要用于水泥生產(chǎn),因此對(duì)水泥窯余熱鍋爐來(lái)講,通常所說(shuō)的鍋爐熱效率也是沒有意義的。
對(duì)水泥窯余熱鍋爐來(lái)講,衡量余熱鍋爐的技術(shù)指標(biāo)一般是:鍋爐出口廢氣溫度、鍋爐漏風(fēng)率、鍋爐廢氣阻力、爐墻外護(hù)板溫度、鍋爐換熱面積(鍋爐重量)等。
1.4關(guān)于電站的改造性問(wèn)題
水泥生產(chǎn)工藝是一條直線,由于這個(gè)特點(diǎn),水泥生產(chǎn)線可以分段改造,也即提產(chǎn)改造的余地很大。但對(duì)于電站,由于發(fā)電工藝是一個(gè)封閉的圓圈,再加上汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)設(shè)備不能提產(chǎn)改造的限制,因此,一旦電站建成投產(chǎn)后對(duì)其提產(chǎn)改造的可能性是沒有的(當(dāng)然,由于某臺(tái)設(shè)備或某個(gè)工藝環(huán)節(jié)有問(wèn)題使電站達(dá)不到設(shè)計(jì)能力時(shí)對(duì)有問(wèn)題的設(shè)備或某個(gè)工藝環(huán)節(jié)的整改除外)。因此,對(duì)于水泥生產(chǎn)廠,因水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)還在發(fā)展之中,確定余熱電站技術(shù)方案時(shí)應(yīng)十分慎重。
目前,絕大多數(shù)水泥生產(chǎn)廠都沒有研究或注意這個(gè)問(wèn)題。
1.5關(guān)于余熱電站的考核驗(yàn)收
水泥窯余熱發(fā)電是寄生于水泥熟料生產(chǎn)的被動(dòng)發(fā)電,其實(shí)際發(fā)電能力取決于水泥窯生產(chǎn)情況。在此條件下,余熱電站的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力及發(fā)電裝機(jī)容量是在設(shè)定的環(huán)境溫度狀態(tài)下,根據(jù)水泥窯實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)情況或通過(guò)對(duì)水泥窯進(jìn)行熱工標(biāo)定所取得的廢氣條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定的。由于水泥的生產(chǎn)受市場(chǎng)(熟料產(chǎn)量)、原料、燃料、設(shè)備狀態(tài)、操作人員水平的影響,因此,水泥窯實(shí)際生產(chǎn)的波動(dòng)性是很大的,或者說(shuō):電站建成投產(chǎn)后具備對(duì)電站進(jìn)行考核驗(yàn)收時(shí),水泥窯的實(shí)際廢氣條件及環(huán)境溫度不可能與設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力時(shí)采用的實(shí)際廢氣條件及環(huán)境溫度完全相吻合,為了能夠確認(rèn)電站是否達(dá)到或超過(guò)了各項(xiàng)設(shè)計(jì)考核指標(biāo),為與電站設(shè)計(jì)及工程總承包單位進(jìn)行工程結(jié)算創(chuàng)造條件,需要確定嚴(yán)密的電站各項(xiàng)設(shè)計(jì)考核指標(biāo)根據(jù)實(shí)際的熟料產(chǎn)量、窯頭窯尾廢氣量及廢氣溫度、原燃料烘干廢氣條件、環(huán)境溫度的修正辦法。
對(duì)于水泥生產(chǎn)廠來(lái)講,這個(gè)各項(xiàng)設(shè)計(jì)考核指標(biāo)修正辦法應(yīng)在確定電站技術(shù)方案或選擇電站設(shè)計(jì)、工程總承包單位時(shí)確定,否則:一方面電站很難進(jìn)行考核驗(yàn)收,另一方面水泥生產(chǎn)廠不能掌握電站實(shí)際應(yīng)達(dá)到的發(fā)電能力。如果電站未能達(dá)到設(shè)計(jì)考核指標(biāo),由于電站運(yùn)行受水泥生產(chǎn)的制約條件太多,而水泥生產(chǎn)廠又不一定能夠深入了解掌握水泥生產(chǎn)各種制約條件對(duì)電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行造成的實(shí)際影響(而設(shè)計(jì)或總承包單位會(huì)很清楚這種影響),也就不能確定設(shè)計(jì)或總承包單位存在的問(wèn)題和應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任,電站考核驗(yàn)收時(shí)除運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間這個(gè)指標(biāo)外,其它指標(biāo)往往也就不了了之了,最終受損失的必定是水泥生產(chǎn)廠。
電站投產(chǎn)后達(dá)不到修正后的各項(xiàng)設(shè)計(jì)考核指標(biāo),如果是設(shè)計(jì)或總承包單位沒有經(jīng)驗(yàn)造成的,應(yīng)該是可以理解的。當(dāng)電站采取總承包方式時(shí),如果總承包單位為了降低工程造價(jià)而有意為之,而水泥生產(chǎn)廠又沒有確定嚴(yán)密的電站各項(xiàng)設(shè)計(jì)考核指標(biāo)修正辦法,水泥生產(chǎn)廠同樣也不能確定總承包單位存在的問(wèn)題和應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任,這是利用第一代技術(shù)建設(shè)的余熱電站達(dá)不到實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)電能力的又一個(gè)根本原因。
1.6關(guān)于對(duì)余熱電站運(yùn)行情況進(jìn)行考察時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
水泥生產(chǎn)廠在確定余熱電站方案、選擇設(shè)計(jì)或總承包單位時(shí),一般都對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行的余熱電站進(jìn)行考察,這是非常必要的。為了得到電站運(yùn)行實(shí)際情況,考察過(guò)程中除一般考察項(xiàng)目外重點(diǎn)應(yīng)注意如下問(wèn)題:
?。?)水泥窯余熱電站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)電功率波動(dòng)是很大的,因此考察時(shí)可以不注重電站控制室顯示的發(fā)電功率(此發(fā)電功率是瞬時(shí)的,沒有實(shí)際意義而且是容易做手腳的----目前做手腳的現(xiàn)象很嚴(yán)重),應(yīng)盡量了解清楚電站及水泥窯日總發(fā)電量及熟料產(chǎn)量(最好是能得到連續(xù)幾天的電站及水泥窯日總發(fā)電量及熟料產(chǎn)量報(bào)表)。
(2)窯尾預(yù)熱器出口廢氣溫度對(duì)實(shí)際發(fā)電能力影響很大,如:對(duì)于5000t/d級(jí)水泥窯,采用不同的技術(shù)方案時(shí),窯尾預(yù)熱器廢氣溫度每生高1℃,電站發(fā)電功率將增加40~48KW;對(duì)于2500t/d級(jí)水泥窯,則窯尾預(yù)熱器廢氣溫度每生高1℃,電站發(fā)電功率增加21~25KW。因此考察時(shí)應(yīng)注意了解窯尾預(yù)熱器出口廢氣溫度,并且應(yīng)盡量將窯控制室顯示的預(yù)熱器出口廢氣溫度與電站控制室顯示的預(yù)熱器出口廢氣溫度加以比對(duì)(同樣,電站控制室顯示的預(yù)熱器出口廢氣溫度也是容易做手腳的)。
?。?)窯頭熟料冷卻機(jī)AQC余熱鍋爐及窯尾SP余熱鍋爐出口廢氣溫度及鍋爐廢氣阻力。
(4)鍋爐實(shí)際重量。
(5)電站自用電率。
2.目前已投產(chǎn)的余熱電站實(shí)際發(fā)電情況
至2008年底,全國(guó)水泥行業(yè)有263條水泥窯已投產(chǎn)或即將投產(chǎn)純低溫余熱電站,在這些電站中:85條窯采用的是第二代水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“第二代技術(shù)”),178條窯采用的是第一代水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“第一代技術(shù)”)。
按燃燒燃料的火力發(fā)電廠以汽輪機(jī)主蒸汽壓力區(qū)分為低壓、次中壓、中壓、高壓、亞臨界、臨界、超臨界、超超臨界的方式,對(duì)于水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)中“第一代技術(shù)”及“第二代技術(shù)”區(qū)分如下:
第一代技術(shù):無(wú)論是單壓循環(huán)系統(tǒng)還是雙壓循環(huán)系統(tǒng)或復(fù)合閃蒸系統(tǒng),凡是汽輪機(jī)主進(jìn)汽壓力小于或者等于1.27Mpa、主進(jìn)汽溫度小于或者等于330℃的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù),均稱為第一代技術(shù)。
第一代技術(shù)的發(fā)電能力實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo):當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~330℃時(shí)噸熟料發(fā)電量為28~35KWh/t。
第二代技術(shù):無(wú)論是單壓循環(huán)系統(tǒng)還是雙壓循環(huán)系統(tǒng)或復(fù)合閃蒸系統(tǒng),凡是汽輪機(jī)主進(jìn)汽壓力大于1.57Mpa、主進(jìn)汽溫度大于340℃的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù),均稱為第二代技術(shù)。
第二代技術(shù)的發(fā)電能力實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo):當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~330℃時(shí)噸熟料發(fā)電量為38~45KWh/t。
筆者于2008年10月至2009年5月,對(duì)國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的水泥窯純低溫余熱電站的實(shí)際發(fā)電情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查和了解,對(duì)幾個(gè)典型的電站發(fā)電情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1及表2。
表1. 利用第二代技術(shù)建設(shè)的余熱電站實(shí)際發(fā)電情況
序號(hào) |
工廠名稱 |
單位 |
華新金貓 |
峨勝一期 |
山水創(chuàng)新 |
峨勝二期 |
諸暨兆山新星 |
諸暨兆山建材 |
1 |
水泥窯數(shù) |
條 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
2 |
水泥線設(shè)計(jì)單位 |
|
南京院 |
南京院 |
山水集團(tuán) |
南京院 |
天津院 |
天津院 |
3 |
水泥窯實(shí)際產(chǎn)量 |
t/d |
2750+3100 |
5450~5800 |
2800~2900 |
2×(5500~5800) |
1350 |
1420 |
4 |
電站采用的技術(shù) |
- |
第二代(全面配置) |
第二代(全面配置) |
第二代(基本配置) |
第二代(全面配置) |
第二代(全面配置) |
第二代(全面配置) |
5 |
電站投產(chǎn)日期 |
- |
09年2月 |
08年10月 |
07年4月 |
09年5月 |
09年4月 |
09年4月 |
6 |
窯尾預(yù)熱器廢氣溫度 |
℃ |
320~330 |
325~330 |
330~340 |
325~330 |
340~350 |
340~350 |
7 |
鍋爐總金屬重量 |
t |
約2×720 |
約1360 |
約660 |
1360噸 |
470 |
478 |
8 |
汽輪機(jī)組臺(tái)數(shù) |
臺(tái) |
兩窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
二窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
9 |
汽輪機(jī)組裝機(jī)容量 |
MW |
11.5 |
11.5 |
4.5 |
23 |
3.0 |
3.0 |
10 |
汽輪機(jī)主進(jìn)汽參數(shù) |
Mpa-℃ |
2.29-370 |
2.29-370 |
2.29-370 |
2.29-370 |
2.29-370 |
2.29-370 |
11 |
汽輪機(jī)補(bǔ)汽參數(shù) |
Mpa-℃ |
0.15-150 |
0.2-150 |
0.15-150 |
0.2-150 |
0.2-150 |
0.2-150 |
12 |
發(fā)電功率統(tǒng)計(jì)時(shí)間 |
- |
09年3~4月 |
08年10~11月 |
08年4月 |
09年5月 |
09年4月 |
09年4月 |
13 |
水泥窯運(yùn)行數(shù) |
條 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
14 |
日發(fā)電量 |
萬(wàn)度 |
22.3~24.34 |
21.2~26.35 |
10.27~11.23 |
21.5~25.3 |
6.43~6.62 |
6.02~6.72 |
15 |
日供電量 |
萬(wàn)度 |
20.7~22.6 |
19.72~24.72 |
9.53~10.5 |
20.06~23.47 |
5.90~6.13 |
5.52~6.23 |
16 |
實(shí)際日平均發(fā)電功率 |
MW |
9.29~10.14 |
8.83~10.98 |
4.28~4.68 |
8.96~10.54 |
2.68~2.76 |
2.51~2.80 |
17 |
實(shí)際日平均供電功率 |
MW |
8.625~9.42 |
8.22~10.23 |
3.97~4.38 |
8.4~9.78 |
2.46~2.56 |
2.30~2.60 |
18 |
電站自用電率 |
% |
6.66~7.15 |
6.2~7.0 |
6.5~7.2 |
6.8~7.2 |
8.1~7.3 |
8.3~7.3 |
19 |
實(shí)際噸熟料發(fā)電量 |
KWh/t |
38.1~41.6 |
38.9~42.3 |
35.4~38.7 |
39.0~43.6 |
47.6~49.0 |
42.4~47.3 |
20 |
設(shè)計(jì)計(jì)算噸熟料發(fā)電量 |
KWh/t |
38~41 |
38~42 |
36~39 |
38~42 |
42.6~44.2 |
42.6~44.2 |
表2. 利用第一代技術(shù)建設(shè)的余熱電站實(shí)際發(fā)電情況
序號(hào) |
工廠名稱 |
單位 |
廣西某廠 |
大連某廠(1) |
大連某廠(2) |
江蘇某廠 |
吉林某廠(1) |
吉林某廠(2) |
1 |
水泥窯數(shù) |
條 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
2 |
水泥窯實(shí)際產(chǎn)量 |
t/d |
5700+5700 |
5800+5800 |
設(shè)計(jì)5000 |
5300 |
5530 |
6000~6300 |
3 |
電站采用的技術(shù) |
- |
第一代單壓 |
第一代閃蒸 |
第一代單壓 |
第一代單壓 |
第一代雙壓 |
第一代閃蒸 |
4 |
電站投產(chǎn)日期 |
- |
07年11月 |
08年6月 |
08年11月 |
07年8月 |
1#機(jī)06年9月/ |
09年3月 |
5 |
窯尾預(yù)熱器廢氣溫度 |
℃ |
330~345 |
335~360 |
320~330 |
310~330 |
330~360 |
330~350 |
6 |
鍋爐總金屬重量 |
t |
約2×900 |
約2×820 |
約900 |
約820 |
約2×860 |
約820 |
7 |
汽輪機(jī)組臺(tái)數(shù) |
臺(tái) |
兩窯一機(jī) |
兩窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
一窯一機(jī) |
8 |
汽輪機(jī)組裝機(jī)容量 |
MW |
18 |
18 |
7.5 |
9.0 |
6.5+6.5 |
9 |
9 |
汽輪機(jī)主進(jìn)汽參數(shù) |
Mpa-℃ |
1.25-305 |
0.689-312 |
1.25-310 |
0.85-300 |
1.6-350 |
0.689-312 |
10 |
汽輪機(jī)補(bǔ)汽參數(shù) |
Mpa-℃ |
不補(bǔ)汽 |
0.14-飽和 |
不補(bǔ)汽 |
不補(bǔ)汽 |
0.35-155 |
0.14-飽和 |
11 |
發(fā)電功率統(tǒng)計(jì)時(shí)間 |
- |
最好月份08年5月 |
最好月份 |
08年11月 |
最好月份 |
最好月份 |
09年4月 |
12 |
水泥窯運(yùn)行數(shù) |
條 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
13 |
日發(fā)電量 |
萬(wàn)度 |
22.39~33.2 |
31.12~33.6 |
未調(diào)查 |
最高17.3 |
34~36.7 |
15.43~21.06 |
14 |
日供電量 |
萬(wàn)度 |
20.9~31.27 |
28.9~30.5 |
未調(diào)查 |
最高16.18 |
31.3~34 |
13.7~19.05 |
15 |
實(shí)際日平均發(fā)電功率 |
MW |
9.33~13.83 |
13.00~14.00 |
5.80 |
最高7.21 |
14.1~15.3 |
6.43~8.78 |
16 |
實(shí)際日平均供電功率 |
MW |
8.71~13.03 |
11.70~12.70 |
5.43 |
最高6.741 |
13~14.1 |
5.71~7.94 |
17 |
電站自用電率 |
% |
5.8~6.7 |
9.0~9.8 |
6.4 |
6.5 |
7.2~7.5 |
9.5~11.2 |
18 |
實(shí)際噸熟料發(fā)電量 |
KWh/t |
21.7~32.2 |
26.9~29.0 |
未調(diào)查 |
32.6 |
30.7~33.2 |
25.7~33.4 |
19 |
設(shè)計(jì)計(jì)算噸熟料發(fā)電量 |
KWh/t |
35~37 |
36~38 |
34~36 |
37~39 |
26~28 |
36~38 |
根據(jù)上述典型電站實(shí)際發(fā)電情況,對(duì)于利用第一代技術(shù)建設(shè)的余熱電站,其實(shí)際發(fā)電能力為:當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~350℃時(shí)噸熟料發(fā)電量22~33KWh/t。到目前為止,全部的第一代技術(shù)余熱電站還沒有達(dá)到:當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~330℃時(shí)噸熟料發(fā)電量28~35KWh/t的實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)要求。
對(duì)于利用第二代技術(shù)建設(shè)的余熱電站,其實(shí)際發(fā)電能力為:當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~340℃時(shí)噸熟料發(fā)電量為37~45KWh/t。到目前為止,全部的第二代技術(shù)余熱電站基本達(dá)到:當(dāng)窯尾預(yù)熱器廢氣溫度為320~330℃時(shí)噸熟料發(fā)電量為38~45KWh/t的實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)要求。
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