纯低温余热发电系统的热效率及火用效率1.pdf

2010年第1期新世纪水泥导报
No.12010CementGuideforNewEpoch专题论述

中图分类号：TQ172.625.9;TM617文献标识码：A文章编号：1008-0473(2010)01-0008-03

纯低温余热发电系统的热效率及火用效率

吴国芳陆雷南京工业大学材料科学与工程学院（210009）

摘要预分解窑系统的纯低温余热发电技术的热效率很低，仅在13%～25%之间。以某厂5000t/d预分解窑
生产线配套的纯低温余热发电项目为例，运用火用效率对其热量回收效果进行更科学、准确的评价。
关键词余热发电热效益火用效率

0引言度较高，达220℃；另外，AQC锅炉从冷却机中部
水泥窑纯低温余热发电技术，将水泥生产过程抽出的烟气量为25.5万Nm3/h、温度为360℃。表1为
中产生的并且本身已不能再被水泥生产利用的废气测定的纯低温余热发电系统的主要参数及技术指标。
余热转化为电能，整个热力系统不燃烧任何一次能表1A厂纯低温余热发电系统余热参数及主要技术指标
源，因此不对环境产生附加污染；同时，废气通过
余热锅炉降低了排放的温度，也大大降低了含尘浓
度，可有效地减轻水泥生产对环境的污染，环保效
果显著。因此，纯低温余热发电技术是水泥工业实
现节能减排、清洁生产、资源综合利用的必由之
路，符合水泥行业发展的需求。
纯低温余热发电技术不仅环保效果显著，而且
还可以缓解电力紧张的矛盾，但是这一节能措施的
热量回收效率却很低。国内外许多学者[1～3]都对纯
低温余热发电技术的热量转换效果进行过评价，但
大都采用热力学第一定律，唐金泉[4]就曾提出“混
合热效率”这一概念。混合热效率可以消除熟料热
耗、熟料形成热、原燃料烘干所需废气参数、废气
取热方式等等因素的影响，但计算所得的热效率却
仍然很低，对于新型干法窑来说，一般仅在
13%～25%之间，即使是大型火电站也在2纯低温余热发电系统的热效率
38%～45%之间。单从热效率来看，纯低温余热发按学者提出的“混合热效率”概念，是指可用
电技术的能量利用率并不高，热量回收效率也不理于发电的水泥窑总余热量转化为电能的比例[4]。
想。本文以A厂5000t/d预分解窑生产线配套的纯低
温余热发电项目为例，运用火用效率，对其热量回收
效果进行更科学、更准确的评价。
1纯低温余热发电系统的余热参数根据表1中各余热参数及实际发电功率，计算
在A厂预分解窑系统较为稳定，参数具有代表得到其混合热效率为20.8%。可见A厂纯低温余热
性和可靠性的前提下，进行现场热工标定。标定发电系统的混合热效率仍较低。
熟料产量5260t/d，测得窑尾预热器出口废气量3纯低温余热发电系统的火用效率
29.3万Nm3/h，废气温度318℃；由于入生料磨物料3.1火用及火用效率
的综合水分较高，因此生料磨烘干物料所需废气温实际上，能量不仅有“量”多少的问题，还有
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2010年第1期
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“品质”高低的问题。然而，建立在热力学第一定进入AQC锅炉废气显热：
律基础上的热效率，并没有考虑各种热能在本质上
的差别，它仅仅表示可利用的热能和消耗掉的热能
在数值上的比值，它把不同质量的热能等量齐观
了。所以，仅从能量的数量来评价是不够的，应该=3.78×107kJ/h
对能量的质量进行进一步的分析和评价。出AQC锅炉废气显热：
正是代表着能量中“质”和“量”统一的
部分，它是从量与质相统一的角度来反映能量的价
值的。因此，以值来评价和比较各种不同形态的
能量，以效率来分析过程中各种形势能量的传=2.5×106kJ/h

递、转换、降级变质的情况，才是最科学、最全面AQC锅炉用于发电的量EAQC=EAQC1-EAQC2=3.53×
的。同时，还反映了能量的转换能力，若能量的107kJ/h
转换能力越强，值越高，则表明可利用性越好，3.2.3系统内耗水所提供的量
其品质及质量也越好；反之，则表明其可利用性越余热发电系统内的水是循环利用的。由于生产
差，品质也越低。过程中蒸发散失掉部分水分，为使系统正常运行，
在纯低温余热发电系统中，电是一种全能，必须为系统补充一定量的水。经统计，每小时共需
是品质最高的能源之一，其能级为1，也就是说电补水200t，供水温度为20℃左右。由于供水与出
能的量与质是相等的，能量全部都是量；而废气水温度相差很小，所以循环水提供的量变化可以
余热的能量品质却很低，能级一般只有0.4左右。忽略。因此，系统每小时的补充水也就是每小时系
可见发电系统的收入及产出两者在能质（即）上统发电所需消耗的水，即：
有着极大的差别，这也表明了即使发电要耗费大量
的余热，但其实际耗费的量却并不多，而发电产
生的电量虽然较少，但所含有