行业新闻
      行业新闻
      [英国威廉希尔公司在中国]根据预热器出口温度估算废气热损失


      [英国威廉希尔公司在中国]根据预热器出口温度估算废气热损失

       

      众所周知, 影响水泥熟料烧成热耗的主要因素是预热器出口废气带走的热损失、系统的表面散热损失、出冷却机余风及熟料带走的热损失。笔者分析国内部分2000~10000t/d 预分解窑系统的热工标定报告进行分析。找出烧成热耗最大的支出部分--预热器出口废气带走的热损失。 除烧成熟料所必需的理论热耗外,占热耗能量的17%~22%左右,是预分解窑热损失中最大项目。LY厂热工标定结果如表1、表2。

      1.png 

       

      1、预分解窑热量分布
            表2中,熟料形成热为1714.83kJ/kg.cl,占热耗3236.92 kJ/kg.cl的52.98%,即该预分解窑热效率为52.98%。一级筒出口废气与飞灰带走热为688.23 kJ/kg.cl,占热耗的21.26%。冷却余风,头排排除热风热量10.84%。整个预分解窑表面散热9.34%。熟料带走热由于出篦冷机熟料温度仅为114℃,仅占热耗的2.66%。
          
      2、预热器废气带走热损失的变化

          预热器出口废气带走的热损失主要由风量和风温决定, 废气量少、温度低, 则废气带走的热损失小,表明系统性能优越, 操作用风合理, 管理科学而且密封性能良好、漏风少。预热器出口的废气量主要由三部分组成。第一部分是煤粉燃烧产生的理论烟气量, 主要由煤粉的消耗量及其发热量决定( 即由熟料烧成热耗决定) , 煤耗越高, 发热量越大, 则燃烧产生的理论烟气量就越大。 第二部分是生料分解产生的CO2 量。 第三部分是过剩空气量。 主要与系统的漏风量和操作用风有关。 若操作用风合理,系统密封堵漏良好、漏风少, 则过剩空气量必定很小。

      2.png 

       

          表3为1980年代设计的预分解窑系统,漏风大、热耗高,均大于3300kJ/kg.cl,特别是1级筒废气带走热损失高,都大于23%,最高达到29.5%。所标定的5台窑:2000t/d 3台,4000t/d 2台。江西厂为国产第一代2000t/d窑:4级预热器、RSP分解炉、Φ4×60m回转窑、3.05×22,sm蓖冷机。双阳为第二代2000t/d窑:引进的D-D分解炉、5级预热器和Fuller蓖冷机,窑规格与江西相同。新疆厂为德国洪堡公司技术:5级预热器、PYRoclon:分解炉、Φ4×43m窑、蓖冷机与双阳相同。冀东、宁国两厂均为80年代全套引进的4000t/d装备,冀东厂为4级预热器、SF分解炉、Φ4.7×74m窑、日立公司的3.4x25.6m的蓖冷机。宁国厂和冀东厂主要差别在预热器系统,采用MFC分解炉。

      3.png 4.png

        (1)随技术进步熟料热耗逐、废气热损失渐下降
          熟料热耗下降、预热器出口带走热占熟料热耗的比例下降。如表4所示,热耗3100kJ/kg.cl左右。 SX厂由于1级筒出口温度高达364℃,带走热站热耗25.4%。其余均在22%左右。其中MC厂1级筒出口氧含量仅为1.8%,废气出口温度309℃,带走热仅占热耗18.88%。 空气过剩系数仅为1.116, 计算得到预热器系列的标态漏风量为6549m3/h, 已属目前国际最先进水平。
         (2)生产规模扩大,热损失降低。
          表5为5000t/d 预分解窑系统数据。熟料平均热耗为3180 kJ/kg.cl。熟料热耗预热器出口带走热占熟料热耗的比例下降。均小于22%。1级筒出口最高温度为337℃。最低仅为300℃。SX厂由于1级筒出口温度高达364℃,带走热站热耗25.4%。其余均在22%左右。
         (3)10000t/d生产线热耗水平
          徐州中联水泥有限公司于2004年10 月投产, 由天津水泥工业设计研究院有限公司设计,是国内投入生产的第三条万吨生产线。该生产线于2007 年11 月开工建设了由海螺川崎总包的16MW 纯低温余热发电工程。其烧成系统采用DOPOL 双系列五级旋风预热器、在线型MSC 管道式分解炉和HE101845R/1845R/1845R 型篦式冷却机,窑规格为Φ5.8m/Φ6.0m/Φ6.4m×90m。
      标定期间生料投料量为16680t/d, 熟料产量为10393t/d,超产近4%。单位熟料热耗为3038kJ/kg。影响熟料烧成热耗的主要因素有C5出口废气、冷却机排出气体、出冷却机熟料带走的热量和设备表面散热等。C5出口废气、冷却机排出气体带走的热损失由风量和温度决定(见表5),风量愈大、风温愈高,带走的热量愈大。由表5 可知,该生产线C5出口废气带走热量、冷却机排出气体带走热量、表面散热和出冷却机熟料带走热量共占总支出热量的45.40%,与国内其他带余热发电系统的生产厂家数据相近(如淮海中联5000t/d 生产线为45.50%, 同力2 号2500t/d生产线为46.12%)。在技术指标上10000t/d 生产线没有明显的进步,仅与5000t/d预分解窑指标相当。

      5.png 

       

      3、预热器出口废气显热的估算

         (1)烟气平均比热
         根据预热器出口废气成份、废气温度300度左右时,可计算废气平均比热Cf:
         Cf =(1.878CO2+1.355O2+1.313N2+1.317CO)×(1-H2O%)+1.535H2O%
         由于O2、N2、CO双原子气体比热容相近,只有CO2的含量变化才会导致废气比热容的较大变化。水泥厂废气比热容为1.50kJ/Nm3.℃左右。
         (2)烟气的密度
         采用同样的方式计算:
        f =(1.9768CO2+1.4290O2+1.2505N2+1.2504CO)×(1-H2O %)+0.804×H2O%
         烟气密度变化较小,一般在1.45kg/m3。固气比一般在2.1左右。  

       

      8.png 

       

       

        (3)预热器出口废气带走热损失
          Qf = mf×tf×Cf/f = 2.1×t×1.50/1.45= 2.17t kJ/kg.cl 
         (飞灰带走热所占比例较小,可忽略)。

      从此式可得到结论:1级筒出口温度每降低10℃,热耗可降低22kJ/kg.cl。亦即热耗可降低3%左右。

       

      4、降低预热器漏风,加强分散是降低热损失重要途径
          国内厂家预热器出口废气热损失占系统熟料热耗的26% 左右, 有的近30% , 平均比国外厂家高出约4% , 而国内这些厂家在我国还算是较好的水泥企业。造成如此高的废气热损失主要原因在于预热器出口废气量大、废气温度较高、系统存在较严重的漏风。国外较先进的带五级预热器的预分解窑的预热器出口废气温度一般为290-310℃ , 如果国内厂家预热器出口废气温度能降至这个水平, 则其预热器出口废气热损失可降低许多。 以G 厂为例, 若其预热器出口废气温度由目前的370℃ 降至300℃ , 则废气带走的热损失将由目前的每千克熟料1119 kJ 降至903kJ ,降幅为19.3 % ; 如果此时其出口废气量再降低, 比如系统漏风量由目前的每千克熟料0.389 kg 降为0.195kg , 即降低一半, 则废气量由每千克熟料2.898kg 降至2704 kg , 其它条件不变, 此时预热器出口废气热损失又将降到 842 kJ , 降幅为6.7 % , 这种情况下系统的熟料热耗将由目前的403I kJ/kg降为3254 kJ/ kg , 降幅为19.3% 。表2 中A 厂、D 厂和E 厂烧成系统漏风量较少, 多数厂家系统漏风量占物料总收人的比例为日本DD 窑的2.5 倍, 有的厂家甚至高达6 倍。系统漏风问题在部分厂家仍没有引起高度重视, 但系统漏风造成的损失却是显而易见的。

       

      参考文献

      [1]Ly水泥股份公司热工标定报告
      [2]陈友德,大型预分解窑的能耗探讨(一), [J]新世纪水泥导报,VOL.4 NO.2
      [3]吴国芳, 等: 预热器出口废气热损失对熟料热耗的影响[J] 水泥2008.No.5
      [4]张冠军,5000t/d烧成系统热工标定与工艺分析[J]-《中国水泥》2008.No.05
      [5] 考宏涛,陆雷 预分解窑熟料热耗的影响因素和降低的途径[J]水泥,1996.No.01

       

       


      公司坚持“安全第一,服务第一,顾客第一”

      版权所有©英国威廉希尔_英国威廉希尔公司_英国威廉希尔公司中文网站    Copyright © 2011   //www.slboardco.com/ 耐火砖

                电话:0724-6079719  传真:0724-6079716     地址:湖北省荆门市漳河镇  邮编:448156