耦合燃煤機(jī)組的水泥窯余熱利用系統(tǒng) 熱力學(xué)性能分析

王義函，李鎵睿，陳 衡，徐 鋼，雷 兢，劉 彤

（華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，北京 102206）

在過去的幾十年中，全球化石燃料和其他不可再生能源消耗巨大，環(huán)境污染日益嚴(yán)重[1]。在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的背景下，低碳節(jié)能減排已引起廣泛關(guān)注[2-3]。廢熱回收利用或產(chǎn)生有用的熱量及電力[4-5]，可以降低能源成本，減輕對(duì)環(huán)境的影響，達(dá)到低碳節(jié)能減排的效果[6-7]。很多學(xué)者對(duì)多種熱過程/系統(tǒng)的廢熱回收方面已經(jīng)做了大量工作，如化石燃料發(fā)電廠[8-9]、燃?xì)廨啓C(jī)[10-11]、煉鋼過程[12]、地?zé)岚l(fā)電廠[13-14]等，并探索了各種解決方案和耦合的底循環(huán)系統(tǒng)[15]。

水泥廠旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器排出空氣的廢熱最易回收利用[16]。通常，水泥廠的余熱利用系統(tǒng)采用蒸汽朗肯循環(huán)，用廢氣所含的廢熱加熱給水后進(jìn)行發(fā)電[17]。另外，也有可實(shí)施的其他循環(huán)，如有機(jī)朗肯循環(huán)、卡林那循環(huán)等[18]。

近年來，水泥廠的余熱回收方案得到更深入的研究。張凱等[19]提出了一種用于水泥行業(yè)的雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化分析。成嶺等[20]針對(duì)國(guó)內(nèi)外水泥窯發(fā)電特點(diǎn)，以5 000 t/d水泥窯為例分析其煙氣特點(diǎn)、發(fā)電功率、余熱發(fā)電效率等。Karellas等人[21]比較評(píng)估了蒸汽朗肯循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)2種不同的余熱回收利用方式，證明如果廢氣溫度高于310.0 ℃，蒸汽朗肯循環(huán)比有機(jī)朗肯循環(huán)更有效。Han等人[17]建立了一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，驗(yàn)證水泥廠中使用蒸汽朗肯循環(huán)的余熱利用系統(tǒng)的可行性。Ghalandari等人[22]提出的水泥廠余熱利用系統(tǒng)中蒸汽可以產(chǎn)生約5.2 MW·h的電力。Amiri Rad和Mohammadi[23]開發(fā)了一個(gè)蒸汽循環(huán)，利用水泥廠煙囪的廢熱發(fā)電，并進(jìn)行了優(yōu)化以確定最佳參數(shù)。此外，國(guó)內(nèi)外的很多學(xué)者對(duì)回收回轉(zhuǎn)窯爐殼的廢熱，依靠多種新型技術(shù)手段和設(shè)備進(jìn)行了大量的研究[24-25]。

根據(jù)上述文獻(xiàn)，本文提出一種水泥廠廢熱余熱利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)從水泥廠的旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器排出空氣中回收的熱量用于加熱燃煤電廠的部分凝結(jié)水。因此，一些原用于凝結(jié)水的抽汽被排擠回汽輪機(jī)，可繼續(xù)在汽輪機(jī)做功產(chǎn)生更多的電力。水泥廠廢熱屬于中溫余熱。大量研究表明，通過與燃煤電廠結(jié)合而利用中低溫?zé)嵩?，可顯著提高能源利用效率[26-27]。

本文旨在探討如何以方便、高效和靈活的方式將水泥廠的余熱回收系統(tǒng)與燃煤電廠結(jié)合起來。當(dāng)前研究的重要性和獨(dú)創(chuàng)性在于：1）提出了一種簡(jiǎn)單靈活的方案，通過加熱凝結(jié)水將水泥廠的余熱利用系統(tǒng)與燃煤電廠的回?zé)嵯到y(tǒng)耦合；2）對(duì)本文提出水泥廠余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析，并揭示了性能提高的內(nèi)在原因；3）對(duì)本文提出的余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，表明其相較于常規(guī)方案存在的顯著經(jīng)濟(jì)效益。以5 000 t/d的水泥廠和300 MW的燃煤電廠為基礎(chǔ)，研究了耦合系統(tǒng)的熱力性能，并通過能量分析和?分析發(fā)現(xiàn)提高效率的內(nèi)在機(jī)理，并用經(jīng)濟(jì)分析直觀展示其效益。本文研究可為水泥廠在余熱回收方面提供具有參考價(jià)值的方案和可靠的技術(shù)指導(dǎo)。

1 案例機(jī)組介紹

1.1 案例水泥窯廠

案例水泥窯廠為中國(guó)北方一家干法水泥廠，該廠每天可生產(chǎn)5 000 t水泥，圖1為該水泥窯廠原余熱利用系統(tǒng)示意。由圖1可見，生料進(jìn)入窯爐頂部，在旋風(fēng)預(yù)熱器中被燃燒后的廢氣預(yù)熱，隨后送入回轉(zhuǎn)窯體，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的熟料送入爐排冷卻器，爐排冷卻器吸入大量的空氣來冷卻高溫熟料，冷卻熟料后的大量廢氣排放到環(huán)境中，旋風(fēng)預(yù)熱器和爐排冷卻器排出的廢氣依舊有很高的溫度。表1給出了案例水泥窯2種廢氣的主要成分。

旋風(fēng)預(yù)熱器排氣和爐排冷卻器排氣的溫度均可達(dá)到360.0 ℃，可以對(duì)這些廢氣進(jìn)行有效利用。如圖1所示，案例水泥窯采用了較為先進(jìn)的雙壓蒸汽朗肯循環(huán)的余熱發(fā)電系統(tǒng)，表2給出了余熱發(fā)電系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)。

表1 案例水泥窯廢氣的主要成分 Tab.1 Main compositions of the exhaust gases of the reference cement plant

表2 案例水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)參數(shù) Tab.2 Basic parameters of the conventional WHRS for the reference cement plant

根據(jù)圖1和表2，窯頭和窯尾鍋爐分別用于回收爐排冷卻器排出空氣和旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣的熱量。在除氧器后，給水被分成2股。一股被高壓泵加壓后分別送到窯頭鍋爐和窯尾鍋爐的高溫段進(jìn)行過熱，另一股被低壓泵加壓后送到窯頭鍋爐的低溫段進(jìn)一步回收爐排冷卻器廢氣的低溫余熱。窯頭鍋爐可以產(chǎn)生高壓蒸汽和低壓蒸汽，而窯尾鍋爐只能產(chǎn)生高壓蒸汽。產(chǎn)生的2股高壓蒸汽混合后送入汽輪機(jī)高壓缸做功，窯頭鍋爐低溫?zé)煔舛萎a(chǎn)生的低壓蒸汽送入汽輪機(jī)低壓缸。另外，在窯頭鍋爐尾部煙氣仍有部分余熱可通過低溫?fù)Q熱器利用回?zé)崞?出口的給水進(jìn)行回收，煙氣溫度進(jìn)一步降低。窯尾鍋爐出口的煙氣需要在下一步流程中加熱生料，因此其需要保持較高的排出溫度。

當(dāng)窯頭鍋爐和窯尾鍋爐將爐排冷卻器廢氣和旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣從360.0 ℃分別冷卻至112.0 ℃和206.9 ℃時(shí)，可以回收利用37.26 MW的廢熱，凈發(fā)電功率可以達(dá)到8.36 MW。但是，余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和凈熱效率只能達(dá)到22.44%和10.05%，遠(yuǎn)低于常規(guī)化石燃料發(fā)電的發(fā)電效率和凈熱效率。此外，一旦水泥窯在低負(fù)荷條件下運(yùn)行，廢氣的流速和溫度將顯著下降，并且工作蒸汽的參數(shù)將急劇降低。最終，余熱發(fā)電系統(tǒng)的性能可能會(huì)更差甚至關(guān)閉。

不同溫度的熱源在給定溫度下的最大效率ηmax（%）被認(rèn)為是卡諾效率，其定義為式(1)。旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器排出空氣的最大理論效率均為53.70%，遠(yuǎn)高于常規(guī)余熱回收系統(tǒng)的凈熱效率。因此，本文研究的余熱回收利用系統(tǒng)在提高余熱回收過程的能源效率方面具有巨大的潛力。

式中：Th為熱源溫度，K；T1為散熱后的溫度，K。

1.2 案例燃煤發(fā)電機(jī)組

圖2為案例燃煤機(jī)組示意，選取具有代表性的300 MW燃煤機(jī)組作為研究案例。煤粉鍋爐、汽輪機(jī)、回?zé)嵯到y(tǒng)和發(fā)電機(jī)是該案例機(jī)組的主要組成部分，其基本參數(shù)見表3。燃煤機(jī)組為再熱機(jī)組，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度為566 ℃，主蒸汽壓力為24.60 MPa，主蒸汽流量為235.33 kg/s。在額定工況下，案例燃煤機(jī)組可產(chǎn)生282.25 MW凈功率，凈熱效率為41.55%。案例機(jī)組的回?zé)嵯到y(tǒng)有8個(gè)回?zé)崞?，其回?zé)嵯到y(tǒng)基本參數(shù)見表4。凝結(jié)水在回?zé)嵯到y(tǒng)中從32.7 ℃加熱至276.2 ℃。此溫度范圍與水泥窯煙氣溫度匹配，因此適合回收水泥窯廢氣中所含的余熱。另外，水泥窯廢熱溫度與燃煤機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)凝結(jié)水溫度存在合理溫差，不會(huì)造成新增設(shè)備需要的換熱面積過大[28-32]，因此可以更經(jīng)濟(jì)地回收水泥廠的廢熱。

表3 案例燃煤機(jī)組基本參數(shù) Tab.3 Basic parameters of the reference coal-fired power unit

表4 案例燃煤機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù) Tab.4 Parameters of the heat regeneration system of the reference coal-fired power unit

2 本文提出余熱利用系統(tǒng)

為了更好地利用水泥廠的余熱，本文提出一種耦合燃煤機(jī)組的水泥窯余熱利用系統(tǒng)。圖3為該余熱利用系統(tǒng)示意。由圖3可見，該系統(tǒng)通過回收水泥窯廢氣的余熱加熱燃煤機(jī)組的部分凝結(jié)水，將燃煤機(jī)組的大量抽汽排擠回汽輪機(jī)做功，從而增加發(fā)電功率。旋風(fēng)預(yù)熱器的廢氣被送入換熱器1，煙氣 的能量傳遞給從凝結(jié)水泵出口抽取的凝結(jié)水，加熱后的凝結(jié)水送入燃煤機(jī)組的回?zé)崞?的出口。爐排冷卻器排出的空氣廢熱分2步回收：1）煙氣在換熱器2中加熱從凝結(jié)水泵出口抽取的凝結(jié)水；2）煙氣在換熱器3中被從回?zé)崞?出口抽取的凝結(jié)水進(jìn)一步吸熱冷卻，凝結(jié)水被加熱后送至除氧器入口。通過上述余熱利用過程，將收集的余熱送入燃煤機(jī)組的蒸汽循環(huán)中，可以節(jié)省大量抽汽，減少燃煤機(jī)組煤炭的消耗。

此外，與圖1所示的常規(guī)余熱回收利用系統(tǒng)相比，本文提出的余熱回收利用系統(tǒng)省去很多設(shè)備，如2個(gè)余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器及回?zé)嵯到y(tǒng)等，因此可以顯著降低余熱回收利用系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本。當(dāng)水泥窯的負(fù)荷變低時(shí)，本文余熱回收利用系統(tǒng)將產(chǎn)生較少的凈功率，但是其 效率可以保持相對(duì)較高，這是常規(guī)余熱利用系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢(shì)。甚至如果關(guān)閉水泥廠，則可以繞開余熱回收利用系統(tǒng)，燃煤機(jī)組將單獨(dú)運(yùn)行。下文將對(duì)本文余熱回收利用系統(tǒng)的有效性和可行性進(jìn)行分析探討。

3 熱力學(xué)分析方法

3.1 熱力學(xué)第一定律分析參數(shù)

余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電效率ηp,wh（%）和凈熱效率ηth,wh（%）定義為：

式中：Pwh為余熱利用系統(tǒng)的凈發(fā)電功率，kW；Qrec為從水泥窯廠廢氣中回收的熱量，kW；Qeg為水泥窯廠廢氣所含的全部熱量，kW；mCP和mCC分別為旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器廢氣的質(zhì)量流量，kg/s；hCP,1和hCP,2分別為旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣在余熱利用系統(tǒng)進(jìn)口和出口的焓值，kJ/kg；hCC,1和hCC,2分別為爐排冷卻器廢氣在余熱利用系統(tǒng)進(jìn)口和出口的焓值，kJ/kg。

在常規(guī)方案中，Pwh表示常規(guī)水泥廠余熱利用系統(tǒng)的凈功率輸出。耦合燃煤機(jī)組后認(rèn)為燃煤機(jī)組的凈發(fā)電量是不變的，燃煤機(jī)組的凈增發(fā)電量認(rèn)為是回收廢氣余熱的凈發(fā)電量，因此Pwh的計(jì)算式為：

式中：Ptot為耦合燃煤機(jī)組的發(fā)電量，kW；Pc為案例燃煤機(jī)組原發(fā)電量，kW。

此外，常規(guī)方案或本文方案的總體凈熱效率ηth,tot計(jì)算公式為：

式中：mc為燃煤機(jī)組煤的消耗量，kg/s；qc為燃煤的熱值，kJ/kg。

3.2 熱力學(xué)第二定律分析參數(shù)

?是系統(tǒng)的物質(zhì)流或熱流相互作用的最大工作潛力，可為了解系統(tǒng)的最大性能和系統(tǒng)內(nèi)的不可逆損失提供正確的計(jì)算工具。

通常，物質(zhì)流，如煙氣、空氣、蒸汽、水等的?EEX,ms（kW）計(jì)算公式為：

式中：mms為流體的流量，kg/s；h和h0分別為流體在當(dāng)前溫度和環(huán)境溫度下的焓，kJ/kg；T0為環(huán)境溫度，K；s和s0分別為流體在當(dāng)前溫度和環(huán)境溫度下的熵，kJ/(kg·K)。

煤的?EEX,c（kW）計(jì)算公式為：

式中：w(H)、w(C)、w(O)和w(N)均為煤中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

通常，所研究方案中組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)的?平衡可以描述為：

式中：EEX,in和EEX,out分別為進(jìn)口?和出口?，kW；Win和Wout分別為輸入和輸出的功率，kW；EEX,des為絕熱系統(tǒng)的?損失，kW。

余熱回收利用系統(tǒng)的發(fā)電?效率ηex,p（%）和余熱回收利用系統(tǒng)的?效率ηex,s（%）定義為：

式中：EEX,wh為從余熱中回收的?，kW；EEX,eg為水泥廠廢氣的總?，kW。

此外，常規(guī)方案或本文方案的總?效率ηex,tot可表示為：

4 結(jié)果與討論

4.1 本文余熱利用系統(tǒng)的主要參數(shù)

通過EBSILON Professional軟件仿真，計(jì)算得出本文提出的余熱利用系統(tǒng)的參數(shù)。本文余熱利用系統(tǒng)中換熱器的參數(shù)見表5。在換熱器1中，旋風(fēng) 預(yù)熱器廢氣的溫度從360.0 ℃降至206.9 ℃，這與常規(guī)余熱利用系統(tǒng)的窯尾鍋爐的出口煙氣溫度相同。同時(shí)，從凝結(jié)水泵出口抽取的44.31 kg/s凝結(jié)水在換熱器中從176.8 ℃加熱到276.2 ℃，然后輸送到回?zé)崞?的出口。爐排冷卻器的廢氣首先在換熱器2中，被凝結(jié)水泵出口抽取的凝結(jié)水冷卻，煙氣溫度從360.0 ℃降至195.0 ℃。隨后從回?zé)崞?出口抽取的凝結(jié)水進(jìn)一步冷卻換熱器3中的煙氣，煙氣溫度降至112.0 ℃，這與常規(guī)余熱利用系統(tǒng)的窯頭鍋爐出口處的煙氣溫度相同。這樣通過加熱燃煤機(jī)組的凝結(jié)水，可以從旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器排出的空氣中分別回收19.86 MW的熱量和17.40 MW的熱量。

表5 余熱利用系統(tǒng)主要換熱器的參數(shù) Tab.5 Parameters of major HXs in the proposed WHRS

4.2 熱力學(xué)第一定律分析

對(duì)常規(guī)方案和本文余熱利用方案的性能進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，結(jié)果見表6。假設(shè)2種方案從水泥廠廢氣中回收的總熱量和燃煤機(jī)組的燃料消耗保持不變。本文方案凈發(fā)電功率從290.61 MW提升至297.44 MW，耦合后廢熱發(fā)電的凈發(fā)電量增加了6.83 MW。余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電效率和凈熱效率將分別提高18.25百分點(diǎn)和8.17百分點(diǎn)。此外，總體凈熱效率從37.06百分點(diǎn)增加到37.81百分點(diǎn)。顯然，本文余熱利用方案中廢熱回收得到顯著改善。

為進(jìn)一步闡明本文方案的能效機(jī)制，對(duì)常規(guī)方案和本文方案的能量流動(dòng)進(jìn)行分析。圖4為常規(guī)系統(tǒng)和本文系統(tǒng)的能量流動(dòng)。

表6 常規(guī)系統(tǒng)和本文方案的性能對(duì)比 Tab.6 Performance comparison between the separate scheme and the proposed scheme

由圖4可見，2種方案的總能量輸入（包括燃料能量輸入和廢氣能量輸入）保持恒定并認(rèn)為是100%。從廢氣中回收的總熱量（37.26 MW）固定，2個(gè)余熱鍋爐的總能量損失（45.92 MW）與3個(gè)換熱器的能量損失相同。當(dāng)37.26 MW余熱通過過熱蒸汽送入常規(guī)余熱利用系統(tǒng)的汽輪機(jī)時(shí)，僅產(chǎn)生 9.29 MW電功率。在本文方案中，37.26 MW余熱通過加熱燃煤機(jī)組凝結(jié)水節(jié)省汽輪機(jī)抽汽使燃煤機(jī)組發(fā)出更多電。最終，燃煤機(jī)組汽輪機(jī)的發(fā)電功率提高了16.34 MW?？傊?，凈總發(fā)電功率提高了6.83 MW，這也是水泥廠廢熱回收利用所增加的凈發(fā)電量。

4.3 熱力學(xué)第二定律分析

從?角度對(duì)本文提出耦合系統(tǒng)進(jìn)行分析，?分析結(jié)果見表7。總?輸入（包括煤的?輸入和水泥廠廢氣的?輸入）在這2個(gè)方案中是固定的。此外，從廢氣中獲得的?也保持恒定，燃煤機(jī)組的總?損失保持恒定。由于減少了鍋爐、汽輪機(jī)等?損失較大的設(shè)備，水泥廠余熱利用系統(tǒng)的總?損失減少了15.00 MW。而且由于3個(gè)換熱器的加入，增加了7.66 MW的?損失。最終，本文方案的總?損失減少了6.83 MW。

因此，本文所提出的余熱利用系統(tǒng)余熱的?輸出（電力）提高了6.83 MW，余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電?效率和余熱利用系統(tǒng)的?效率分別大幅提升了39.37百分點(diǎn)和29.24百分點(diǎn)。此外，總?效率從34.21%提高到35.01%。

這表明，采用水泥窯的廢熱補(bǔ)充燃煤機(jī)組的低品位熱力系統(tǒng)，廢熱利用的?效率提升更明顯。因?yàn)橥葻嶂导訜崮Y(jié)水的汽輪機(jī)抽汽，與水泥窯的廢熱相比，前者具備更高的發(fā)電能力。從?分析角度，用水泥窯廢熱代替汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)水更為合理。

表7 常規(guī)方案和本文方案的?分析結(jié)果 Tab.7 Exergy analysis results of the separate and proposed schemes

4.4 經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)本文提出的余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，并與常規(guī)余熱利用方案對(duì)比。其中燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)情況保持不變，只對(duì)水泥廠的余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。表8為水泥廠余熱利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析的基本數(shù)據(jù)。常規(guī)余熱利用系統(tǒng)的總成本為6 393.54萬元，余熱利用系統(tǒng)的凈發(fā)電量可提供給水泥廠的電消耗，這樣減少了水泥廠從電網(wǎng)的購(gòu)電量。采用公式法和規(guī)模因子法，計(jì)算設(shè)備成本，表9為常規(guī)余熱利用系統(tǒng)和本文所提余熱利用系統(tǒng)設(shè)備成本計(jì)算結(jié)果。

表8 余熱利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析基本參數(shù) Tab.8 Basic parameters for economic analysis of the WHRS

表9 2種余熱利用系統(tǒng)設(shè)備成本計(jì)算結(jié)果 單位：萬元 Tab.9 Equipment cost calculation results for the above two waste heat utilization systems

由表9可見，與常規(guī)余熱利用系統(tǒng)相比，本文余熱利用系統(tǒng)所需的設(shè)備較少，省去了常規(guī)系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，僅需多裝配3臺(tái)換熱器，安裝的換熱器增加成本為77.67萬元。耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)后，本文余熱利用系統(tǒng)的總投資成本僅為701.59萬元，總投資成本可以節(jié)省5 691.96萬元。

表10為常規(guī)余熱利用系統(tǒng)和本文余熱利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果。由表10可見，總投資成本減少5 691.96萬元，因此年運(yùn)營(yíng)成本減少227.68萬元。此外，年供電量增加了47.25 GW·h，總的年收入增加2 882.25萬元。本文余熱利用系統(tǒng)的投資回收期可以從3.14年減少到1.11年，并且凈現(xiàn)值提高了29 200.84萬元?？傊?，從經(jīng)濟(jì)角度來看，本文所提出的余熱利用系統(tǒng)方案在經(jīng)濟(jì)上可以獲得明顯收益。

表10 2種余熱利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析 Tab.10 Economic analysis results of the above two waste heat utilization systems

5 結(jié) 論

本文提出一種余熱利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于水泥廠的廢氣，與大型發(fā)電廠耦合。在耦合系統(tǒng)中，利用水泥廠的旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣和爐排冷卻器排出空氣的熱量來加熱燃煤機(jī)組的部分凝結(jié)水。采用能量、?和和經(jīng)濟(jì)分析，得出以下結(jié)論：

1）本文余熱利用系統(tǒng)將水泥窯廠煙氣廢熱替代抽汽加熱凝結(jié)水，燃煤機(jī)組的汽輪機(jī)抽汽量（尤其是1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)抽汽）大大減少，節(jié)省的抽汽可繼續(xù)做功。廢氣的余熱產(chǎn)生的凈發(fā)電功率從8.36 MW提高到15.19 MW，余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電效率和凈熱效率提高了18.25百分點(diǎn)和8.17百分點(diǎn)。

2）本文余熱利用系統(tǒng)中，由于省去很多常規(guī)余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，僅增加了3個(gè)換熱器，故系統(tǒng)的總?損失減少了6.83 MW，總?效率提高了0.80%，余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電?效率和系統(tǒng)?效率分別提高了39.37百分點(diǎn)和29.24百分點(diǎn)。采用水泥窯的廢熱補(bǔ)充火電廠的低品位系統(tǒng)，廢熱利用的?效率提升明顯。

3）經(jīng)濟(jì)性分析顯示，相較于常規(guī)的水泥窯余熱利用方案，本文水泥窯余熱利用方案只需在水泥窯廠設(shè)備的基礎(chǔ)上增加相關(guān)換熱設(shè)備，投資成本減少5 691.96萬元，投資回收期縮短為1.11年，凈現(xiàn)值提高29 200.85萬元，因此本文方案具有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。