試論水泥窯余熱回收發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀、問題及其發(fā)展
一、水泥窯余熱發(fā)電以其良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益而快速發(fā)展
1、發(fā)展勢(shì)頭迅猛
隨著國內(nèi)技術(shù)和設(shè)備日臻成熟，近年來新型干法水泥窯余熱發(fā)電迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，到2009年底有498條新型干法熟料生產(chǎn)線余熱發(fā)電投運(yùn)，總裝機(jī)容量3317MW，預(yù)計(jì)2010年底將有687條新型干法熟料生產(chǎn)線配置余熱發(fā)電系統(tǒng)，裝機(jī)容量將達(dá)到4785MW。容量超過三峽電站總裝機(jī)的四分之一，而發(fā)電量超過三峽電站的三分之一。水泥余熱發(fā)電的快速發(fā)展得益于其良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
2、 經(jīng)濟(jì)效益
表1 5000t/d熟料生產(chǎn)線能源消耗情況及余熱發(fā)電影響
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序號(hào) |
內(nèi)容 |
單位 |
數(shù)值1 |
數(shù)值2 |
數(shù)值3 |
數(shù)值4 |
數(shù)值5 |
數(shù)值6 |
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1 |
熟料產(chǎn)量 |
t/d |
5625 | |||||
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2 |
熟料熱耗 |
kJ/kg.cl |
3179 | |||||
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3 |
熟料電能消耗 |
kWh/t.cl |
58 | |||||
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4 |
熟料發(fā)電 |
kWh/t.cl |
42 |
40 |
38 |
34 |
30 |
0 |
|
|
|
kJ/kg.cl |
151.2 |
144 |
136.8 |
122.4 |
108 |
0 |
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5 |
熟料綜合能耗 |
kJ/kg.cl |
3237 |
3244 |
3251 |
3265 |
3280 |
3388 |
|
6 |
原煤熱量 |
% |
98.22 |
98.00 |
97.79 |
97.35 |
96.93 |
93.84 |
|
7 |
熟料電耗 |
% |
6.45 |
6.44 |
6.42 |
6.39 |
6.37 |
6.16 |
|
8 |
熟料發(fā)電 |
% |
-4.57 |
-4.44 |
-4.21 |
-3.75 |
-3.29 |
0.00 |
|
9 |
燃煤支出比例 |
% |
90.40 |
89.33 |
88.28 |
86.26 |
84.33 |
72.21 |
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10 |
發(fā)電收益比例 |
% |
-25.19 |
-23.71 |
-22.26 |
-19.46 |
-16.79 |
0.00 |
|
11 |
輔機(jī)電耗比例 |
% |
34.79 |
34.38 |
33.98 |
33.20 |
32.45 |
27.79 |
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注：熟料發(fā)電和發(fā)電收益比例為負(fù)值，表示其與其它項(xiàng)的貢獻(xiàn)相反。 | ||||||||
表1為配備余熱發(fā)電系統(tǒng)的某廠5000t/d線能源消耗組成，噸熟料發(fā)電的影響，以及對(duì)水泥廠的貢獻(xiàn)。當(dāng)噸熟料發(fā)電34kWh/t.cl時(shí)，發(fā)電回收電能占總能耗(電能與燃煤熱能之和)比例不大，只有3.75%，但是余熱發(fā)電可以滿足水泥廠用電的一半以上，在能源采購成本中占有19.46%的份額，這與電能的高品位相一致。
當(dāng)噸水泥熟料發(fā)電量由34kWh/t.cl提高到42kWh/t.cl時(shí)，發(fā)電對(duì)熟料的能源采購成本貢獻(xiàn)將由19.46%提高到25.19%，可見改善余熱發(fā)電性能，提高發(fā)電的重要性和必要性。表2為某配置余熱發(fā)電的5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線能源實(shí)際消耗狀況及其核算。
投資余熱發(fā)電，一半3～4年可回收投資。據(jù)估算[2]，2008年水泥行業(yè)余熱發(fā)電全年利潤總額285億元，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益約33億元，占總行業(yè)利潤總額的11.6%。
3、 環(huán)境效益明顯
水泥余熱發(fā)電的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在二個(gè)方面，首先以電力形式回收余熱，實(shí)現(xiàn)SO2、CO2、NOx等氣體的排放；其次由于回收水泥部分余熱量，直接減少了排入環(huán)境的熱量，減少了熱污染。
水泥窯利用余熱發(fā)電滿足生產(chǎn)線供電需求，相當(dāng)于減少了發(fā)電燃煤，減少了燃煤產(chǎn)生的SO2、CO2、NOx等有害氣體的對(duì)大氣的污染。2008年水泥行業(yè)利用余熱發(fā)電量按71億kWh計(jì)[2]，則全年減排CO2707萬噸，SO221萬噸，NOx11萬噸，粉塵193萬噸。
同時(shí)，水泥廢氣經(jīng)過余熱發(fā)電回收部分熱量，排入大氣熱量減少，少向環(huán)境排放約15%的窯頭和窯尾總余熱。
二、存在的問題
水泥余熱發(fā)電對(duì)于水泥生產(chǎn)