提高水泥窯純低溫余熱發(fā)電能力的途徑近年來，隨著我國水泥工業(yè)工藝及裝備技術(shù)得以迅速發(fā)展，百數(shù)十條數(shù)千噸級新型干法水泥熟料生產(chǎn)線（簡稱水泥窯）的陸續(xù)投產(chǎn)，為水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了市場條件。在這個背景條件下，目前國內(nèi)具有水泥窯余熱發(fā)電工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)能力的數(shù)家單位，以利用日本KHI技術(shù)及設(shè)備建設(shè)的安徽寧國水泥廠、廣西柳州水泥廠純低溫余熱電站為藍本，推出了幾種水泥窯純低溫余熱發(fā)電的熱力循環(huán)系統(tǒng)并已在水泥工業(yè)開始陸續(xù)推廣應(yīng)用。由于日本KHI提供的余熱發(fā)電技術(shù)及設(shè)備是用于上世紀(jì)八十年代利用當(dāng)時國外先進水泥工藝技術(shù)及裝備建成的帶有四級預(yù)熱器的新型干法窯，考慮目前國內(nèi)陸續(xù)投產(chǎn)的大型水泥窯技術(shù)及裝備的變化并結(jié)合國內(nèi)火力發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造現(xiàn)狀，對水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電應(yīng)采用的熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)進行深入的研究分析從而進一步確定并提高適于我國國情的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備水平、充分回收余熱盡而提高余熱發(fā)電能力是非常必要的。二、水泥窯可用于發(fā)電的余熱分布及變化目前國內(nèi)新型干法水泥熟料生產(chǎn)線由于第三代冷卻機、大型立磨等新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用，熟料綜合能耗得以大幅降低，可用于發(fā)電的余熱也有了較大的變化，其中尤其是熟料冷卻機廢氣余熱。對于這種水泥窯，目前可用于發(fā)電的余熱：其一，熟料冷卻機排出的廢氣余熱可全部用于發(fā)電；其二，窯尾預(yù)熱器排出的廢氣余熱，部分可用于發(fā)電，部分用于水泥生產(chǎn)所需原燃料的烘干。以5000t/d水泥窯為例，可用于發(fā)電的余熱分布情況見圖1。3仲&W3仲&WI二1?他?把『以陽圖15000t/d級新型干法水泥窯余熱分布圖上世紀(jì)八十年代利用當(dāng)時國外先進技術(shù)及設(shè)備建設(shè)的水泥窯，可用于發(fā)電的余熱分布與目前國內(nèi)大型水泥生產(chǎn)線是相同的，但由于熟料冷卻機、粉磨等工藝及設(shè)備技術(shù)的不同，可用于發(fā)電的余熱量發(fā)生了較大變化，以安徽寧國水泥廠4000t/d水泥窯及目前國產(chǎn)5000t/d水泥窯為例比較如下：見表1。表1 水泥窯可用于發(fā)電的余熱比較表

參數(shù)名稱安徽寧國水泥廠4000t/d水泥窯目前國產(chǎn)5000t/d水泥窯熟料產(chǎn)量4009t/d5000t/d預(yù)熱器排出的廢氣溫度343℃?330℃預(yù)熱器排出的廢氣量總量258580Nm3/h?332000Nm3/h單位熟料1.548Nm3/kg?1.59Nm3/kg冷卻機排出的廢氣溫度241℃（不噴水）260℃（不噴水）冷卻機排出的廢氣量總量?315040Nm3/h?282000Nm3/h單位熟料?1.886Nm3/kg?1.35Nm3/kg物料烘干要求的預(yù)熱器廢氣溫度250℃?210℃單位熟料熱耗3323kJ//kg2997kJ//kg水泥窯總熱耗5.55x108kJ/h6.24x108kJ/h廢氣總余熱量預(yù)熱器13.1x107kJ/h784.23kJ/kg56.83%16.2x107kJ/h777.6kJ/kg62.8%冷卻機9.95x107kJ/h595.7kJ/kg43.17%9.61x107kJ/h461.3kJ/kg37.2%合計23.05x107kJ/h1379.93kJ/kg100%25.81x107kJ/h1238.9kJ/kg100%廢氣總余熱量占水泥窯總熱耗比例41.53%41.36%可用于發(fā)電的余熱量預(yù)熱器3.565x107kJ/h26.3%5.91x107kJ/h38.1%冷卻機9.95x107kJ/h73.7%9.61x107kJ/h61.9%合計1.3515x108kJ/h100%1.552x108kJ/h100%可用于發(fā)電的余熱預(yù)熱器1.86x107kJ/h39.7%2.927x107kJ/h49.4%冷卻機2.82x107kJ/h60.3%2.858x107kJ/h50.6%合計4.68x107kJ/h100%5.785x107kJ/h100%可用于發(fā)電的余熱量占各自廢氣總余熱量比例預(yù)熱器27.2%36.48%冷卻機100%100%可用于發(fā)電的余熱量分別占廢氣總余熱量的比例預(yù)熱器15.47%22.9%冷卻機43.16%37.23%合計58.63%60.13%可用于發(fā)電的余熱量占預(yù)熱器6.4%9.47%

水泥窯總熱耗的比例冷卻機17.9%15.4%合計24.3%24.87%冷卻機熱效率~60%~75%基本數(shù)據(jù)來源摘自熱工標(biāo)定及電站設(shè)計資料摘自工程設(shè)計及電站設(shè)計資料表1中兩條水泥窯可用于發(fā)電的總余熱量與水泥窯總熱耗的比例是基本相同的，但分布卻發(fā)生了很大變化：由于原料粉磨系統(tǒng)普遍采用立磨工藝，使烘干物料用的預(yù)熱器廢氣溫度由~250℃降低至~210℃，在單位熟料預(yù)熱器廢氣余熱總量基本不變的情況下，可用于發(fā)電的余熱量由占預(yù)熱器總余熱量的27.2%提高至36.48%；由于第三代冷卻機熱效率的提高，使可用于發(fā)電的余熱量由占廢氣總余熱量的43.16%降至37.23%，同時降低了熟料熱耗。對于目前國內(nèi)新型干法窯，當(dāng)原燃料烘干所需的廢氣溫度大于260℃時，可用于發(fā)電的總余熱量將由24.87%降低至20.9%、預(yù)熱器及冷卻機間可用于發(fā)電的廢氣余熱量比例也將與寧國水泥廠4000t/d生產(chǎn)線基本相同。上述可用于發(fā)電的余熱分布、比例，對確定余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)參數(shù)有重要的影響。三、目前我國純低溫余熱發(fā)電技術(shù)采用的幾種熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)的分析及存在的主要問題熱力循環(huán)系統(tǒng)近年來，根據(jù)安徽寧國水泥廠、廣西柳州水泥廠余熱電站模式，國內(nèi)水泥窯純低溫余熱發(fā)電采用的熱力循環(huán)系統(tǒng)主要為以下三種：其一：采用補汽式汽輪機的復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)（AQC爐生產(chǎn)主蒸汽同時生產(chǎn)高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴俳祲赫舭l(fā)出二次蒸汽后，二次蒸汽補入汽輪機），見圖2；圖2復(fù)合閃蒸單級補汽熱力循環(huán)系統(tǒng)其二：采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統(tǒng)（AQC爐生產(chǎn)兩個不同壓力的蒸汽，一為主蒸汽，再一個為低壓補汽），見圖3；

恥悔解＜恥悔解＜洛|———圖3雙壓單級補汽熱力循環(huán)系統(tǒng)其三：采用單級進汽汽輪機及單壓AQC爐的單壓不補汽系統(tǒng)，見圖4。圖4單壓不補汽熱力循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)參數(shù)結(jié)合目前國產(chǎn)汽輪機組系列參數(shù)及水泥窯廢氣溫度，前述三種熱力循環(huán)系統(tǒng)采用的循環(huán)參數(shù)（以汽輪機主進汽壓力、溫度為標(biāo)志）主要為：主進汽壓力0.98Mpa、溫度305℃，主進汽壓力1.57Mpa、溫度305℃，主進汽壓力1.27Mpa、溫度315℃，其中僅寧國水泥廠為2.5Mpa-350℃、柳州水泥廠為1.57Mpa-350℃。發(fā)電能力的計算及分析對于5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，當(dāng)分別采用上述三種熱力循環(huán)系統(tǒng)及0.98Mpa-305℃循環(huán)參數(shù)時，其發(fā)電能力的變化見表2。表2 發(fā)電能力比較表（熱力循環(huán)系統(tǒng)不同）

茅旗名稱復(fù)合閃群爆除系統(tǒng)雙壓單潮卜汽系統(tǒng)單壓不牛帽■箓統(tǒng)般壞雜擾閱見的衛(wèi)見圖3見圉4湎拉盛感「弱數(shù)生血電噓近33DE31200ON^Jli-330^33如皿NrtJ觸■二犯田除卻機總排放層氣舞翻索酬麗咻*甘關(guān)200則他如一拗）七酶廢氣排融方式后用于枝電的嚏氣早熬15330011^-338^a33EiOHni征133300^^^-333^排梏掉的廢氣莖數(shù)SSTOOMmS^ltOIC鰭?口ONdLil此攤？的明的uim我熱輾冷熱爐SP爐生蒸汽參數(shù)嵬.空曲J.2MF自310工32.?-].MPa-3inr22.3m.1.2Mfa-3i(rC主蒸汽段給水宸度2阪100tJ儂P需于摸千的底氣溫度215T305P課卻凱噪熱爐AQC明主蒸汽參數(shù)12.75t/h.L2MPs31CTJ夏期抽」一2M 工1^.75t/hl.2MPa,3iO^C生靄汽般給窕溫度儂Pioo-c得5七主蓑汽段出口摩汽港度卻6V1期七利附低壓研拶制441小Q25MFa/5￥C幗壓然直段給水溫度Qg熱水橫圉水摯數(shù)+5.42trti-lS5^鴛司此勢七35.筠小1幽七擔(dān)水葭皓水溫度好C3此其C進窯頭電收塵廢氣溫度iOQT102TCnone:內(nèi)效器進水多數(shù)0酬濕！器P閃蒸器;次蒙汽參數(shù)1.蹣t/bnwjM也飽和CI26791C)閃蒸翱出水叁數(shù)17卻班的哈汽輪機壬選汽攜蜀！35l3tOJ8MP4305fla354訕Q處LPNO51c35.L3t/h-0.9￡MPi-3tl51u汽輪機樸昧費參蹙LOP自?CH5MP上悒和汽韓機排汽繆數(shù)僅?？?Mpm甯囹它U.CitHK心招比t；口此MP1-虢肥七后轉(zhuǎn)物5gs占k.SlOSkw5?曲J?性輪機（含發(fā)電凱）忌楣對奴率宕6田昆3d*S3%電站期演率135SK14HM13蕓5%電站處軍36儂型*三處、當(dāng)某一種熱力循環(huán)系統(tǒng)采用不同循環(huán)參數(shù)時，其發(fā)電能力也是變化的。其變化情況分別以單壓不補汽系統(tǒng)、雙壓單級補汽系統(tǒng)、復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)的1.57Mpa-305℃、1.57Mpa-325℃進行分析計算，見表3。表3 發(fā)電能力變化（循環(huán)參數(shù)不同）熱力循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)參數(shù)復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)雙壓單級補汽系統(tǒng)單壓不補汽系統(tǒng)1.57MPa-305℃1.57MPa-325℃1.57MPa-305℃1.57MPa-325℃1.57MPa-305℃1.57MPa-325℃SP爐主蒸汽參數(shù)19.3t/h-1.72MPa-310℃19.1t/h-1.72MPa-330℃19.6t/h-1.72MPa-310℃19.28t/h-1.72MPa-330℃19.3t/h-1.72MPa-310℃19.1t/h-1.72MPa-330℃

主蒸汽給水溫度193℃193℃100℃100℃193℃193℃用于烘干的廢氣溫度230℃230℃215℃216℃230℃230℃AQC爐主蒸汽參數(shù)10.75t/h-1.72MPa-310℃10.56t/h-1.72MPa-330℃10.93t/h-1.72MPa-310℃10.73t/h-1.72MPa-310℃10.75t/h-1.72MPa-310℃10.56t/h-1.72MPa-330℃主蒸汽段給水溫度195℃195℃100℃100℃195℃195℃主蒸汽段廢氣出口溫度226℃226℃205℃207℃226℃226℃低壓蒸汽參數(shù)6.5t/h-0.25MPa-155℃6.5t/h-0.25MPa-155℃低壓蒸汽段給水溫度95℃95℃熱水段出水參數(shù)62.26t/h-196℃62.26t/h-196℃36.58t/h-96℃36.11t/h-96℃30.45t/h-196℃30.06t/h-196℃熱水段給水溫度70℃70℃30℃30℃30℃30℃進窯頭電收塵器廢氣溫度102℃102℃104℃105℃128℃129℃閃蒸器進水參數(shù)31.81t/h-195℃32.2t/h-195℃閃蒸器二次蒸汽參數(shù).11t/h-0.25MPa126.79℃4.19t/h-0.25MPa-126.79℃

閃蒸器出水參數(shù)27.7t/h-126.79℃28.01t/h-126.79℃汽輪機主進汽參數(shù)30.05t/h-1.57MPa-305℃29.66t/h-1.57MPa-325℃30.05t/h-1.57MPa-305℃30.01t/h-1.57MPa-325℃30.05t/h-1.57MPa-305℃29.66t/h-1.57MPa-325℃汽輪機補汽參數(shù)4.11t/h-0.15MPa-飽和4.19t/h-0.15MPa-飽和5.5t/h-0.15MPa-150℃5.55t/h-0.15MPa-150℃汽輪機排汽參數(shù)0.007MPa-38.66℃0.007MPa-38.66℃0.007MPa-38.66℃0.007MPa-38.66℃0.007MPa-38.66℃0.007MPa-38.66℃發(fā)電能力5290KW5545KW5551KW5801KW4956KW5213KW汽輪機（含發(fā)電機）總相對效率86.8%87.0%86.5%86.8%87.0%87.2%電站熱效率12.27%12.86%12.88%13.46%11.49%12.09%電站效率32.93%34.51%34.55%36.10%30.84%32.44%3.3.1分析并提高余熱發(fā)電能力應(yīng)遵循的基本原則當(dāng)水泥窯廢氣溫度界定為：高溫余熱大于等于650℃、中溫余熱小于650℃大于等于350℃、低溫余熱小于350℃時，筆者經(jīng)多年的研究、實驗并通過主持各類余熱電站的調(diào)試運行和對水泥窯余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)中余熱的質(zhì)量，提出了分析并提高余熱發(fā)電能力應(yīng)遵循的若干基本原則。⑴提高火力發(fā)電廠熱力循環(huán)系統(tǒng)效率的基本途徑根據(jù)熱力循環(huán)基本理論，提高火力發(fā)電廠熱效率的途徑有如下四方面：a提高初參數(shù)，即提高循環(huán)參數(shù)或稱主蒸汽壓力和溫度；b降低終參數(shù)，即降低汽輪機的排汽壓力和溫度；c采用在汽輪機不同壓力級分別抽出不同壓力的適量蒸汽用于逐級加熱鍋爐給水以提高鍋爐給水溫度的回?zé)嵫h(huán)；d采用在汽輪機某個壓力級將蒸汽全部抽出后將蒸汽全部回至鍋爐繼續(xù)加熱升溫，再將其回至汽輪機的再熱循環(huán)。⑵提高水泥窯余熱發(fā)電能力應(yīng)遵循的原則前述四個方面是針對以燃燒燃料的火力發(fā)電廠而言，鍋爐內(nèi)燃料燃燒形成的溫度場可以達到千度以上，但對于廢氣溫度小于450℃的新型干法水泥窯余熱發(fā)電來講，應(yīng)考慮：a水泥窯廢氣余熱量及溫度是受水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)限制的，相應(yīng)地提高主蒸汽參數(shù)也就受到限制。b余熱發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電一樣，受環(huán)境溫度的限制，汽輪機排汽參數(shù)不可能低于大氣濕球溫度。c在汽輪機不同壓力級分別抽出不同壓力的適量蒸汽以逐級加熱鍋爐給水的回?zé)嵫h(huán)，由于水泥窯廢氣有足夠的廢熱量可以將鍋爐給水加熱至相應(yīng)溫度從而汽輪機可以不抽汽使其在汽輪機內(nèi)繼續(xù)膨脹做功而提高發(fā)電能力，因此回?zé)嵫h(huán)不適于純低溫余熱發(fā)電；對于再熱循環(huán)，由于受水泥窯廢氣溫度的限制，也不適于純低溫余熱發(fā)電。d在預(yù)熱器廢氣經(jīng)SP爐后再用于原燃料烘干的正常情況下，水泥窯總可用于發(fā)電的余熱量中，溫度低于200℃的部分約占35%以上并且全部集中于熟料冷卻機（見表1）。這樣僅采用單壓不補汽熱力循環(huán)系統(tǒng)時，將有部分200℃以下的余熱量不能回收利用而影響發(fā)電能力；當(dāng)預(yù)熱器廢氣經(jīng)SP爐后允許其溫度進一步降低時（如不用于原燃料烘干或烘干需要的溫度較低），則不能回收的200℃以下余熱量會更多，損失的發(fā)電能力會更大，也就是說余熱在量上沒有得到充分利用。綜合上述各方面因素，指導(dǎo)構(gòu)成水泥窯中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、確定循環(huán)參數(shù)、提高發(fā)電能力的四個基本原則如下：第一、對于高溫廢氣余熱，應(yīng)盡量生產(chǎn)高壓、高溫的蒸汽以減少換熱溫差、提高效率；第二、對于中低溫廢氣余熱，應(yīng)首先考慮用其生產(chǎn)幾個不同壓力級別的相對高壓、高溫的蒸汽并按其蒸汽壓力分別補入補燃鍋爐或補入汽輪機不同壓力級的補汽口。按此原則可以獲得小的換熱溫差、高的效率；第三、對于低溫廢氣余熱，在保證小的換熱溫差條件下，首先利用相對低溫的余熱取代汽輪機回?zé)岢槠醇訜嵴羝仩t的給水，其次利用相對高溫的余熱生產(chǎn)不同壓力、溫度的低壓蒸汽并按其壓力分別補入汽機不同壓力級的補汽口。按此原則也可以獲得小的換熱溫差，高的效率并可以將可利用的廢氣余熱量全部回收用于發(fā)電；第四、對于廢氣余熱發(fā)電，熱力循系統(tǒng)是幾個初參數(shù)不同的復(fù)合朗肯循環(huán)，不完全符合基本熱力循環(huán)理論，因此其循環(huán)熱效率是不可能高于朗肯循環(huán)熱效率的，同時用熱效率來評價余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)首先是不科學(xué)的、其次也是沒有實際意義的。能夠真實反映余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)技術(shù)水平及余熱一動力轉(zhuǎn)換效果的應(yīng)為而且也僅為：“效率”（即效率=發(fā)電功率/廢氣余熱總）并且將大大高于熱效率，從而真實地說明低溫廢氣余熱的價值。上述四個基本原則即以熱力學(xué)第一定律——熱量平衡為基礎(chǔ)同時也以熱力學(xué)第二定律——平衡為基礎(chǔ)，充分體現(xiàn)了熱量的質(zhì)量——的梯級利用原理。依據(jù)上述原則構(gòu)成的余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)，理論上的發(fā)電能力或者說效率是最高的。3.3.2發(fā)電能力的分析綜合分析表2、表3并依據(jù)上述基本原則，對于前述的幾個純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)：（1）采用單壓不補汽系統(tǒng)時，發(fā)電能力是最低的。其主要原因：。1由于蒸汽壓力也即飽和蒸汽溫度的限制同時考慮換熱溫差，預(yù)熱器出口廢氣經(jīng)SP鍋爐后的廢氣溫度不可能低于鍋爐蒸汽的飽和溫度，如：主蒸汽壓力為1.2Mpa時，鍋爐汽包飽和蒸汽溫度為190.7℃，相應(yīng)的SP爐出口廢氣溫度不可能低于205℃；主蒸汽壓力為1.57Mpa時，鍋爐汽包飽和蒸汽溫度為213.1℃,相應(yīng)的SP爐出口廢氣溫度不可能低于228℃。。2同樣由于蒸汽壓力的限制，熟料冷卻機廢氣通過AQC爐生產(chǎn)主蒸汽后，廢氣溫度仍在205℃以上，而這部分熱量只能用于加熱SP爐及AQC爐蒸汽段的給水；再由于SP爐、AQC爐蒸汽段給水量、給水溫度的限制及冷卻機205℃以下廢氣余熱熱量占可用于發(fā)電的總余熱量的比例太大(達到35%以上)，冷卻機廢氣溫度經(jīng)AQC爐蒸汽段和加熱蒸汽段給水的熱水段后的出口廢氣溫度也不可能降至帶補汽系統(tǒng)的溫度。上述兩方面的原因，使廢氣余熱不能得以充分回用利用，相應(yīng)地影響發(fā)電能力，也就是說沒有遵循3.3.1所述的四個基本原則。(2)采用雙壓單級補汽系統(tǒng)時，發(fā)電能力是最高的。其主要原因：。1克服了單壓不補汽系統(tǒng)余熱利用不充分的缺點，可以將預(yù)熱器廢氣溫度經(jīng)SP爐后降至原燃料烘干所需要的溫度，熟料冷卻機廢氣經(jīng)AQC爐后溫度降至經(jīng)濟溫度(即：AQC爐根據(jù)循環(huán)參數(shù)，其出口廢氣的經(jīng)濟溫度一般為80~100℃)；。2余熱鍋爐生產(chǎn)的所有不同壓力的蒸汽全部通入汽輪機并轉(zhuǎn)換為電能后，再由汽輪機排出全部為0.007Mpa-38.66℃的汽水混合物，即余熱生產(chǎn)的蒸汽焓降按其不同的能級全部通過汽輪機轉(zhuǎn)換為電能，也就是說這個系統(tǒng)完全遵守了3.3.1所述的基本原則。(3)采用復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)時，發(fā)電能力介于前述兩種系統(tǒng)之間。其主要原因：。1預(yù)熱器廢氣余熱的回收利用與單壓不補汽系統(tǒng)相同，預(yù)熱器廢氣余熱未能得到充分的回收利用。。2由于采用單級閃蒸系統(tǒng)，即：冷卻機廢氣經(jīng)AQC爐生產(chǎn)主蒸汽后，再按鍋爐出口廢氣的經(jīng)濟溫度設(shè)置熱水段生產(chǎn)高溫?zé)崴?，生產(chǎn)出的大部分高溫?zé)崴鳛镾P爐及AQC爐蒸汽段的給水，剩余的高溫?zé)崴?jīng)閃蒸器蒸發(fā)出二次蒸汽，二次蒸汽補入汽輪機，閃蒸器的出水與汽機凝結(jié)水混合后再作為熱水段的給水。在這個過程中，由于閃蒸器的出水溫度為閃蒸器二次蒸汽壓力的飽和溫度，遠高于汽輪機的排汽即凝結(jié)水溫度，也即相當(dāng)于：雖然冷卻機廢氣余熱得以全部回收，但由于閃蒸器的出水焓未能轉(zhuǎn)換為電能，同時，高溫?zé)崴诮祲洪W蒸過程中存在比較大的損失，從而降低了冷卻機廢氣余熱的發(fā)電能力。上述兩方面的原因，使其發(fā)電能力介于前述兩種系統(tǒng)之間，也就是說沒有完全遵守3.3.1所述的基本原則。對于這種熱力循環(huán)系統(tǒng)，即使采用多級(甚至無限級)閃蒸多級補汽系統(tǒng)，其發(fā)電能力也只能接近但絕不會超過采用多壓多級補汽的熱力循環(huán)系統(tǒng)。(4)對于同一種熱力循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)主蒸汽溫度相同時，主蒸汽壓力越高，其發(fā)電能力越低，這一點是不遵循熱力循環(huán)基本理論的。這主要是因為；在水泥窯可用于發(fā)電的廢氣余熱量及溫度已確定的條件下，主蒸汽壓力越高，鍋爐汽包蒸汽飽和溫度也就越高，相應(yīng)的鍋爐出口廢氣溫度也提高。在此情況下，將產(chǎn)生不能回收的可用于發(fā)電的低溫余熱量；或者雖然可以將不能回收的低溫余熱量回收并用于發(fā)電，但由于廢氣溫度的提高，加大了換熱溫差從而增加了損失，也就同樣降低了發(fā)電能力。根據(jù)熱力循環(huán)基本理論，雖然提高蒸汽壓力可以提高循環(huán)效率即增加發(fā)電能力，但由于回收的可用于發(fā)電的余熱量減少、或雖然未減少回收的余熱量但由于損失的增加而損失的發(fā)電能力大于蒸汽壓力提高而增加的發(fā)電能力，結(jié)果仍然是降低發(fā)電能力。(5)根據(jù)表3比較結(jié)果，對于相同的熱力循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)主蒸汽壓力也相同時，提高主蒸汽溫度也相應(yīng)地提高發(fā)電能力，即仍然遵循熱力循環(huán)基本理論。前述的三種熱力循環(huán)系統(tǒng)是基于目前國內(nèi)一般大型水泥窯可用于發(fā)電的余熱分布狀況（見表1）而提出，并非是固定的系統(tǒng)。當(dāng)余熱分布及余熱量發(fā)生變化時，比如：預(yù)熱器廢氣不用于原燃料烘干而允許將其溫度降至150℃以下、或者冷卻機廢氣余熱用于其它流程而可用于發(fā)電的余熱量大為減少（即可用于發(fā)電的余熱量預(yù)熱器大于冷卻機時），則有可能構(gòu)成雙壓或多壓不補汽或補汽式熱力循環(huán)系統(tǒng)或其它型式的熱力循環(huán)系統(tǒng)。為此在確定水泥窯純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)參數(shù)時，應(yīng)注意余熱發(fā)電能力的變化不完全遵循熱力循環(huán)基本理論而應(yīng)在前述3.3.1所述的基本原則指導(dǎo)下綜合考慮：余熱量、余熱分布、預(yù)熱器及冷卻機廢氣余熱量之比例、蒸汽壓力、蒸汽溫度、不同溫度級別的余熱如何回收，同時回收后用于熱力循環(huán)系統(tǒng)中的哪一個環(huán)節(jié)等諸多因素。3.4存在的主要問題對于上述幾個熱力循環(huán)系統(tǒng)及所需的設(shè)備，根據(jù)目前國內(nèi)實際運行情況尚存在如下幾個主要問題：熱力循環(huán)系統(tǒng)問題對于復(fù)合閃蒸補汽系統(tǒng)及單壓不補汽系統(tǒng)，由于SP爐及AQC爐采用汽水串聯(lián)系統(tǒng)而兩臺余熱鍋爐又分別設(shè)置于窯頭和窯尾，這樣當(dāng)任一臺余熱鍋爐出現(xiàn)故障或預(yù)熱器、冷卻機廢氣參數(shù)發(fā)生變化時，整套熱力系統(tǒng)及汽輪機的調(diào)整將比較復(fù)雜、困難或者將出現(xiàn)預(yù)熱器余熱鍋爐由冷水給水、冷卻機余熱鍋爐放水等情況。對于雙壓補汽系統(tǒng)，由于兩臺鍋爐汽水系統(tǒng)各自獨立，則不會出現(xiàn)前述兩種系統(tǒng)的問題。各余熱鍋爐進出口廢氣參數(shù)選取的問題在水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中由于串接了兩臺余熱鍋爐，這樣勢必對水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的運行和調(diào)整產(chǎn)生影響，為此需要慎重確定各余熱鍋爐的進、出口廢氣參數(shù)，為不影響或少影響同時為水泥生產(chǎn)系統(tǒng)進行運行調(diào)整創(chuàng)造條件。預(yù)熱器出口廢氣溫度的選取問題根據(jù)我們的經(jīng)驗，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)在設(shè)計、安裝過程中，為了保護窯尾高溫風(fēng)機及減少增濕塔噴水量，窯尾預(yù)熱器塔架頂部的分離器及頂部分離器至高溫風(fēng)機（或增溫塔）入口的廢氣管道一般不按保溫或不按標(biāo)準(zhǔn)保溫設(shè)計、施工，同時也不十分注意其密封。因散熱及漏入冷風(fēng)，造成窯尾廢氣溫度降幅較大（一般可以達到10?30℃）。例如：現(xiàn)已投入運行的多臺窯尾余熱鍋爐，在未采取措施前，當(dāng)預(yù)熱器出口廢氣溫度為330?350℃時，進鍋爐的廢氣溫度僅有310?320℃,有的甚至僅為290?300℃。由于預(yù)熱器出口廢氣、SP爐入口廢氣溫度對純低溫余熱發(fā)電有致命的影響，為此需認真研究如何選取預(yù)熱器出口廢氣溫度的設(shè)計值，同時應(yīng)提請水泥生產(chǎn)線設(shè)計、安裝、運行管理部門采取相應(yīng)措施解決這一潛在的問題。預(yù)熱器余熱鍋爐漏風(fēng)問題窯尾SP余熱鍋爐爐內(nèi)廢氣壓力一般為一5000?一7000Pa,如此高的負壓，一旦鍋爐密封不好將使大量冷風(fēng)漏入爐內(nèi)混入窯尾廢氣，不但將使鍋爐產(chǎn)汽量或熱水溫度下降，重要的是將影響水泥窯的運行、降低窯的熟料產(chǎn)量、增加窯尾高溫風(fēng)機的電耗，嚴(yán)重時水泥窯將不得不停窯或者將SP爐退出水泥窯而不能投運。如果漏風(fēng)問題處理得當(dāng)，根據(jù)筆者對多臺SP爐的調(diào)試，SP爐投入運行后，在保證水泥窯熟料產(chǎn)量不變的情況下，窯尾高溫風(fēng)機的能耗不但不增加反而略有降低。預(yù)熱器余熱鍋爐進出口廢氣管道閥門設(shè)置問題窯尾SP爐廢氣進口管道閥門的設(shè)置往往不能給予足夠重視，因閥門設(shè)置不當(dāng)造成閥門因積灰而打不開或關(guān)不上的問題產(chǎn)生，使其影響水泥窯及電站的正常生產(chǎn)運行、調(diào)整和檢修。因此，如何設(shè)置窯尾SP爐廢氣進口管道閥門也是需慎重考慮的問題之一。汽輪機組問題對于純低溫余熱發(fā)電，因廢氣溫度低、余熱量大，為了將余熱最大限度、經(jīng)濟合理的回收并轉(zhuǎn)換為電能，結(jié)合前述的有關(guān)情況，汽輪機組應(yīng)當(dāng)具備這樣一種能力：能夠?qū)⒍€甚至多個不同壓力等級的蒸汽同時通入汽輪機，如日本KHI為海螺寧國電站提供的汽輪機組。國內(nèi)自1996年開始研究、開發(fā)用于余熱發(fā)電的能夠同時通入兩個壓力等級蒸汽的汽輪機組，一般稱為補汽式汽輪機組。由于日產(chǎn)數(shù)千噸級的大型水泥窯最近幾年才得以迅速發(fā)展，幾年前這種機組的市場需求不足，在研究開發(fā)這種機組時各方面未給予足夠的重視，雖然已投產(chǎn)運行了五臺補汽式汽輪機組(一臺為2.5MW，四臺為4.5MW)，但都沒有達到預(yù)其目的，也即補汽不能正常、穩(wěn)定地投入運行。四、提高純低溫余熱發(fā)電能力的途徑綜合上述原則、分析結(jié)論和目前純低溫余熱發(fā)電所存在的主要問題，在不增加水泥熟料熱耗的條件下，提高水泥窯純低溫余熱發(fā)電能力的基本途徑：第一、利用水泥窯相對高溫的廢氣余熱通過蒸汽余熱鍋爐生產(chǎn)相對高壓、高溫的蒸汽，但應(yīng)以提高蒸汽溫度為原則。根據(jù)余熱鍋爐的經(jīng)濟性，主蒸汽溫度可以按低于鍋爐入口廢氣溫度10?15℃確定；主蒸汽壓力應(yīng)根據(jù)汽輪機允許的壓力盡量采用低壓。第二、利用生產(chǎn)相對高壓、高溫蒸汽后形成的相對低溫廢氣余熱，首先生產(chǎn)相對低壓、低溫蒸汽并按其壓力分別補入汽輪機所對應(yīng)的壓力級；