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1 中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)
和中空窯余熱發(fā)電技術(shù)有很大區(qū)別，中低溫純余熱的發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)流程主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
?、儆捎谥械蜏赜酂岬呐懦€(wěn)定并不高，其余熱的品質(zhì)較低，一般溫度范圍分布在350 ℃左右。②中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電的來(lái)源*依賴于其余熱排出，沒(méi)有其他的發(fā)電能量的提供，和中空窯余熱發(fā)電技術(shù)要很大的區(qū)別。③可以串聯(lián)多個(gè)余熱排出口，即進(jìn)行純余熱收集，針對(duì)多余熱源的廢氣利用，有很大的實(shí)用性。④由于中低溫純余熱的溫度低，品質(zhì)并不高，其系統(tǒng)的壓力也相對(duì)控制在低區(qū)位。⑤以余熱未能源轉(zhuǎn)換的源頭，即實(shí)現(xiàn)余熱和電能的轉(zhuǎn)換，其配套的系統(tǒng)設(shè)施較為復(fù)雜。⑥由于是以廢氣的形式來(lái)發(fā)電，要實(shí)現(xiàn)低品質(zhì)的余熱發(fā)電，每產(chǎn)出單位電量所需要的設(shè)備供應(yīng)的體積比較大，其質(zhì)量也會(huì)同步上升，對(duì)于成本控制是一個(gè)很大的考驗(yàn)。中低溫純余熱發(fā)電的基本原理如圖1所示。 [本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
2 余熱發(fā)電規(guī)模的確定
對(duì)于中低溫純余熱發(fā)電工程的建設(shè)必須以實(shí)際余熱的規(guī)模大小來(lái)確定，進(jìn)行預(yù)先的工程評(píng)估，避免工程過(guò)大出現(xiàn)浪費(fèi)，或產(chǎn)能不足發(fā)電效果不佳的現(xiàn)象。純余熱發(fā)電技術(shù)還要根據(jù)發(fā)電設(shè)備的類型和工藝操作流程、規(guī)范等因素來(lái)確定具體的發(fā)電方式。在常見(jiàn)的中低溫純余熱發(fā)電系統(tǒng)中首先要對(duì)排出的熱量進(jìn)行收集工作，其來(lái)源有兩類，一是生產(chǎn)中排出的余熱量，另外一種是余熱發(fā)電過(guò)程中系統(tǒng)中的余熱。一般的余熱發(fā)電只是在中高溫余熱出排氣口之后將之作為熱源，其余的部分則經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理之后排出出去。而沒(méi)有考慮到多余部分的廢氣余熱還可以與系統(tǒng)設(shè)備綜合起來(lái)利用，如可以將多余廢氣供應(yīng)到余熱鍋爐，余熱鍋爐中的工業(yè)用水經(jīng)過(guò)加熱升溫，產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣又可以作為純余熱的方式供應(yīng)到原料磨，這樣循環(huán)綜合利用的生產(chǎn)方式，可以提高余熱的利用效率，既減少浪費(fèi)現(xiàn)象，又能提升能源的利用率，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。本文以某水泥廠的余熱回收記錄表來(lái)加以說(shuō)明，見(jiàn)表1。
余熱鍋爐的排煙溫度與多個(gè)因素相關(guān)，其中包含生料磨的排氣溫度和入生料磨的廢氣溫度，并且生料磨的廢氣溫度可以達(dá)到90 ℃以上，但在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際溫度受兩個(gè)因素的影響：其一，生料磨的風(fēng)量因素；其二是入生料磨的給水因素。因而，鍋爐的具體溫度可以依據(jù)這二者的情況來(lái)加以評(píng)估，主要是以熱平衡理論為依據(jù)，并且參考其他的影響因素，如系統(tǒng)對(duì)余熱的回收效率、系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)性能、排煙溫度等，來(lái)確定窯尾鍋爐的余熱量。
在評(píng)估窯頭冷卻機(jī)的余熱量時(shí)，必須將冷卻機(jī)的效率和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的規(guī)模大小考慮進(jìn)去，如果冷卻機(jī)的冷卻效果好，則排出的余熱小，否則排出的余熱量大，其余熱回收的裝置使用方式具體有如下幾種：①中部抽氣式，如圖2所示；②余風(fēng)直接式，如圖3所示；③帶回?zé)嵫h(huán)式，如圖4所示。 [本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
從具體的應(yīng)用分析來(lái)看，中部抽氣式的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能夠回收比較高的廢氣溫度，并且可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，提升蒸汽的壓力與溫度；余風(fēng)直接式的系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于回收的廢氣壓力和溫度都比較低，對(duì)設(shè)備的好用材料與體積都比中部抽氣式的要大，回收的成本相應(yīng)會(huì)上升；帶回?zé)嵫h(huán)式的余熱利用效率是zui高的，但其限制條件是設(shè)備的復(fù)雜性高、專業(yè)性很強(qiáng)、實(shí)際的投入運(yùn)營(yíng)成本也是zui高的，因而，要綜合考慮水泥廠中低溫純余熱發(fā)電的規(guī)模、余熱的品質(zhì)和含量等因素來(lái)評(píng)估，具體使用哪種方式還要經(jīng)過(guò)審慎的論證，以保證余熱回收發(fā)電的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的平衡。
3 中低溫純余熱發(fā)電設(shè)備配置
3.1 汽輪發(fā)電機(jī)
作為將熱能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，汽輪發(fā)電機(jī)的工作性能必須穩(wěn)定可靠，并且其發(fā)電的效率維持在一定的水平之上，其發(fā)電量的容量必須超出設(shè)計(jì)方案一定程度，一般保持在20%左右。此外，由于水泥廠中低溫純余熱的熱量規(guī)模與品質(zhì)難以維持在穩(wěn)定的水平，具有很大的波動(dòng)性，而要適應(yīng)這種熱量來(lái)源，還需要汽輪發(fā)電機(jī)的[lunwen.1KEJIAN.COM*論文網(wǎng)提供專業(yè)代寫(xiě)論文服務(wù)]工作范疇比較廣泛，可以在不同規(guī)模和品質(zhì)的余熱狀況下進(jìn)行發(fā)電工作。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的汽輪發(fā)電機(jī)的配制選型主要集中在兩類：其一，單壓系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，此類發(fā)電機(jī)的使用于發(fā)電量小、操作簡(jiǎn)單方便的工作場(chǎng)合，一般其發(fā)電量不超過(guò)
3 000 kW，在小型的水泥廠余熱發(fā)電中應(yīng)用比較廣泛；其二，是混壓系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的設(shè)備比較復(fù)雜，其除了主蒸汽口，還有兩個(gè)輔助進(jìn)氣口，并利用閃蒸技術(shù)，輔助運(yùn)行，能夠滿足發(fā)電量大的要求，其單臺(tái)的發(fā)電量可以達(dá)到單壓系統(tǒng)的兩倍，并且此類汽輪發(fā)電機(jī)的效率較前一種要高，如果需要對(duì)特大型的水泥廠中低溫純余熱發(fā)電，可以考慮構(gòu)建機(jī)組的形式，滿足發(fā)電需求。
3.2 余熱鍋爐
余熱鍋爐可以依照多種方式進(jìn)行分類，如按照循環(huán)方式可以分為自然方式和強(qiáng)制方式，按布設(shè)方式可分為臥式和立式兩種，中低溫鍋爐一般含有三臺(tái)，包含1臺(tái)窯尾鍋爐和2臺(tái)余熱鍋爐，余熱鍋爐的位置是在介于窯尾鍋爐與預(yù)熱器之間。在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)設(shè)備的整潔度要求較高，必須以保證元器件的正常運(yùn)行為前提，避免鍋爐的換熱原件積灰，所以，既要確保鍋爐的密封性良好，器件之間的安排合理，還要確保在停運(yùn)階段便于清理，檢修方便。但由于中低溫廢氣的溫度可以達(dá)到400 ℃左右，其長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)破壞設(shè)備的密封性，并由于其含塵量大，容易導(dǎo)致部件積灰，影響運(yùn)行效率。所以，在布設(shè)余熱鍋爐和窯尾鍋爐時(shí)，還要盡量做到防塵防灰的效果。窯尾鍋爐的布設(shè)分為前置式和后置式兩類，前置式由于受廢氣中粉塵磨耗作用大，容易受到損壞，要加裝專門的防塵裝置，對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性有所增加；后置式受廢氣中粉塵影響相對(duì)較小，磨耗也小，減少對(duì)裝置的密封性要求，直接簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)備，降低了阻力，有效提高運(yùn)行的效率。為了增加鍋爐與廢氣的接觸面積，即增加換熱效率，可以將增大熱換管的交流面積，一般的方式是采用螺旋片管或蟹形針管來(lái)達(dá)到要求。
3.3 熱力設(shè)備
依據(jù)對(duì)排出廢氣的品質(zhì)和規(guī)模進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)已經(jīng)選用的汽輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)要求進(jìn)行分析，來(lái)考量熱力設(shè)備的選型與容量。熱力設(shè)備包含過(guò)熱器、蒸發(fā)器和省煤器等調(diào)控裝置，在針對(duì)窯尾鍋爐時(shí)，由于其排氣并無(wú)特殊的要求，一般只需要用到蒸發(fā)器和省煤器，而在涉及到余熱鍋爐布設(shè)時(shí)，由于需要用廢氣的余熱來(lái)進(jìn)行烘干操作，因而要用到蒸發(fā)器和過(guò)熱器。所以，熱力系統(tǒng)的配制要依據(jù)水泥廠中低溫余熱資源的品質(zhì)和規(guī)?？紤]，并且要將發(fā)電的產(chǎn)能綜合考量。但實(shí)際的生產(chǎn)企業(yè)，由于水泥產(chǎn)能大小不一，工廠的設(shè)備性能也不盡相同，排出的中低溫余熱無(wú)論在含熱量、溫度、粉塵大小與密度等方面都有很大的區(qū)別，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)帶來(lái)很大的影響，所以，熱力設(shè)備的性能指標(biāo)還需結(jié)合實(shí)際情況綜合判定，以保證發(fā)電質(zhì)量的整體性要求。 [本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
4 中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)
4.1 純余熱發(fā)電
純余熱發(fā)電的方式比較簡(jiǎn)單，其設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)易，運(yùn)行成本低，并且運(yùn)行的可靠性較高，和常規(guī)的發(fā)電技術(shù)不同，其主要依據(jù)朗肯循環(huán)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，具體的媒介是水或水蒸氣，但由于廢氣排出時(shí)，廢氣的余熱品質(zhì)和含量都具有很大的波動(dòng)性，純余熱發(fā)電的來(lái)源不夠穩(wěn)定，直接導(dǎo)致發(fā)電的產(chǎn)能難以穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電能的控制提出了較高的要求。
4.2 有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電 [本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
朗肯循環(huán)的發(fā)電對(duì)廢氣的余熱溫度有一定的要求，當(dāng)廢氣溫度低于360 ℃時(shí)，其發(fā)電的效率會(huì)有很大的降低，尤其影響余熱的回收效率。針對(duì)中低溫余熱的溫度不足的問(wèn)題，提出了有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)，其主要的機(jī)理是通過(guò)低沸點(diǎn)的有機(jī)媒介來(lái)吸收溫度較低的廢氣余熱，有機(jī)媒介吸收熱量之后進(jìn)入汽輪機(jī)做功，能實(shí)現(xiàn)氣態(tài)與液態(tài)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了廢氣低溫發(fā)電效率低的問(wèn)題。有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面：①有機(jī)媒介對(duì)廢氣溫度的幾乎沒(méi)有特殊的要求，余熱吸收的效率高，便于各溫度區(qū)間的[lunwen.1KEJIAN.COM*論文網(wǎng)提供專業(yè)代寫(xiě)論文服務(wù)]余熱進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行；②有機(jī)媒介的聲速小，在系統(tǒng)低速運(yùn)行時(shí)就可以很好的工作，間接減少了機(jī)器運(yùn)行的成本，并且保證汽輪機(jī)在較高的效率小發(fā)電；③由于有機(jī)媒介是實(shí)行膨脹做功，能夠降低濕蒸汽的腐蝕作用，對(duì)汽輪機(jī)的不見(jiàn)起到良好的保護(hù)性作用，減少更換零件的頻率。
4.3 混合工質(zhì)余熱發(fā)電
針對(duì)中低溫余熱發(fā)電，由于排出的廢氣溫度區(qū)間比較多樣，如果僅僅依靠一種工質(zhì)進(jìn)行余熱回收，其效率難以保證*，并且工質(zhì)在吸熱或熱量的轉(zhuǎn)換過(guò)程中也會(huì)損失一部分熱量，所以，針對(duì)此類現(xiàn)象，提出混合工質(zhì)余熱發(fā)電技術(shù)，其好處是可以對(duì)中低溫廢氣中的各種溫度余熱進(jìn)行合理充分的回收，提率，而且在熱量損失方面也可以減少，具有提高發(fā)電效益的優(yōu)勢(shì)。
5 結(jié) 語(yǔ)
建筑行業(yè)的興旺對(duì)水泥材料的需求逐年遞增，水泥廠每年在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫、中低溫余熱規(guī)模非常龐大，這些余熱直接排出到環(huán)境中將會(huì)造成重大的污染。將其利用起來(lái)，實(shí)現(xiàn)從熱能到電能的轉(zhuǎn)換，即減少了污染治理的成本，也提高了能源的再生利用效率，隨著當(dāng)今社會(huì)對(duì)低碳、環(huán)保的發(fā)展要求逐漸強(qiáng)化時(shí)，中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)既符合企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的要求，也能保持企業(yè)強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力。因而，深入中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用，是企業(yè)發(fā)展所需，也對(duì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。