水泥廠余熱利用研究

王 彬

（中材節(jié)能股份有限公司湖南岳陽(yáng)414400）

水泥廠余熱利用研究

王 彬

（中材節(jié)能股份有限公司湖南岳陽(yáng)414400）

水泥是一種主要的建筑材料，水泥窯爐在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放出高中溫?zé)煔猓@些余熱資源可以被直接或者間接利用，會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)發(fā)電設(shè)備的類型來(lái)確定余熱發(fā)電技術(shù),同時(shí)還要考慮工藝操作流程、規(guī)范等因素。為有助于環(huán)境保護(hù)、能源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)效益提升，需要充分利用生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量。隨著當(dāng)今社會(huì)對(duì)低碳、環(huán)保的發(fā)展要求逐漸強(qiáng)化，余熱發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)企業(yè)發(fā)展和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

水泥廠；余熱發(fā)電；研究

1 概述

在基礎(chǔ)設(shè)施建運(yùn)方面，近幾年國(guó)家投入了大量的人財(cái)物。作為一種主要的建筑材料，水泥是規(guī)模大、數(shù)量多。現(xiàn)在的大型水泥生產(chǎn)企業(yè)中，可以這么說(shuō)，在生產(chǎn)過(guò)程中，未回收排放廢氣的余熱之前，水泥廠的能源消耗和能源浪費(fèi)巨大。中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于水泥廠中，可以將熱能與電能的轉(zhuǎn)換很好的實(shí)現(xiàn)。將這部分余熱充分利用起來(lái)，可以有效降低能耗和生產(chǎn)成本，同時(shí)提高能源有效利用率進(jìn)一步改善環(huán)境質(zhì)量。高溫?zé)煔夂椭袦責(zé)煔庥酂崾撬鄰S排放余熱的兩種類型，其中中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)能源再利用，也因此能夠很好的實(shí)現(xiàn)熱能與電能的轉(zhuǎn)換，余熱發(fā)電技術(shù)具有很好的發(fā)展前景與發(fā)展空間，是一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益明顯、符合國(guó)家清潔節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)電技術(shù)。

2 余熱發(fā)電的特點(diǎn)

2.1 發(fā)展歷程

水泥窯爐煙氣余熱直接利用主要有兩種方案:一種是回收煙氣余熱加熱空氣;另一種是排放煙氣循環(huán)回送到窯爐中.改革開(kāi)放以后，漏風(fēng)、堵灰和效率不高等問(wèn)題普遍存在于余熱回收的主要設(shè)備，余熱鍋爐及發(fā)電機(jī)組的工作效率很低。90年代開(kāi)始，水泥廠余熱主要來(lái)自窯頭窯尾廢氣，經(jīng)過(guò)補(bǔ)燃鍋爐進(jìn)行加溫加壓。但是補(bǔ)燃鍋爐不經(jīng)濟(jì)，環(huán)境污染也較明顯，因此未能得到大范圍的推廣與應(yīng)用。2000年以后，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)逐漸應(yīng)用到余熱發(fā)電中，無(wú)需配置任何燃燒設(shè)備，直接利用窯頭窯尾排放的中低溫廢氣進(jìn)行余熱回收發(fā)電，具有更好的節(jié)能和環(huán)保效果。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

高溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電裝置既可采用燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組，也可采用余熱鍋爐。廢氣排出時(shí)，廢氣的余熱品質(zhì)和含量都具有很大的波動(dòng)性，發(fā)電量一般只能滿足部分生產(chǎn)用電，因此純余熱發(fā)電的來(lái)源不夠穩(wěn)定，直接導(dǎo)致發(fā)電的產(chǎn)能難以穩(wěn)定運(yùn)行。其設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)易，運(yùn)行成本低。

由于有較低余熱煙溫，中溫?zé)煔庖话阌酂岚l(fā)電方式為蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電的來(lái)源完全依賴于其余熱排出，中溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電需要進(jìn)行純余熱收集，原因是其采用補(bǔ)燃型余熱鍋爐才能提供全部生產(chǎn)用電，同時(shí)串聯(lián)多個(gè)余熱排出口，這對(duì)多余熱源的廢氣利用有很大的實(shí)用性。有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電能夠彌補(bǔ)中低溫余熱的溫度不足的問(wèn)題，此類發(fā)電對(duì)廢氣的余熱溫度有一定的要求，通過(guò)低沸點(diǎn)的有機(jī)媒介吸收熱量，溫度較低的廢氣余熱進(jìn)入汽輪機(jī)做功，優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：余熱吸收的效率高；有機(jī)媒介的聲速小，間接減少了機(jī)器運(yùn)行的成本；降低濕蒸汽的腐蝕作用，減少更換零件的頻率。

3 余熱發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程

3.1 余熱發(fā)電系統(tǒng)

余熱電站的熱力循環(huán)是基本的蒸汽動(dòng)力循環(huán)，整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)爐機(jī)內(nèi)部水經(jīng)歷一個(gè)水—蒸氣一水的工藝流程。

3.2 余熱裝置

3.2.1 汽輪發(fā)電機(jī)是熱能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，將余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，余熱發(fā)電常使用的汽輪機(jī)為減速式汽輪機(jī)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行方式分為速度控制和壓力控制。汽輪發(fā)電機(jī)的配制選型主要有：?jiǎn)螇合到y(tǒng)和混壓系統(tǒng)。單壓系統(tǒng)發(fā)電量小、操作簡(jiǎn)單方便，在小型的水泥廠余熱發(fā)電中應(yīng)用比較廣泛。混壓系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜，能夠滿足發(fā)電量大的要求，效率較前一種要高。

3.2.2 余熱鍋爐可以分為自然方式和強(qiáng)制方式或者臥式和立式兩種。余熱鍋爐處于窯尾鍋爐與預(yù)熱器之間，同時(shí)考慮省煤器和水冷壁換熱面相應(yīng)減少。利用中溫余熱給鍋爐加熱至飽和狀態(tài)，在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)設(shè)備的整潔度要求較高，既要確保鍋爐器件之間的安排合理，也要保證密封性良好，在停運(yùn)階段還要確保鍋爐容易清理，方便檢修。要做到防塵防灰，有利于余熱鍋爐和窯尾鍋爐的布置，為了增加鍋爐與廢氣的接觸面積可以將增大熱換管的交流面積。

3.2.3 熱力設(shè)備的選型與容量依據(jù)對(duì)排出廢氣的品質(zhì)和規(guī)模進(jìn)行評(píng)估，將發(fā)電的產(chǎn)能綜合考量，機(jī)組不設(shè)置高低壓回?zé)峒訜崞?高壓加熱器由窯尾余熱換熱器代替。熱力系統(tǒng)的配制要依據(jù)水泥廠中低溫余熱資源的品質(zhì)和規(guī)模考慮，性能指標(biāo)還需結(jié)合實(shí)際情況綜合判定。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在的大型水泥生產(chǎn)企業(yè)中，不可避免地有大量的能源被浪費(fèi)，余熱鍋爐可以依照多種方式進(jìn)行分類，在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)設(shè)備的整潔度要求較高，所以，既要保證鍋爐的密封性能良好，在停運(yùn)階段還要確保容易清理，方便檢修。每年在生產(chǎn)過(guò)程中水泥廠產(chǎn)生的高溫、中低溫余熱數(shù)量非常可觀，未回收排放廢氣的余熱之前，水泥廠的能源消耗和能源浪費(fèi)巨大。將廢氣余熱利用起來(lái)，實(shí)現(xiàn)從熱能到電能的轉(zhuǎn)換，即提高了能源的再生利用率，又減少了污染治理的成本。

王彬（1979—），男，河南信陽(yáng)人，碩士，主要從事余熱電廠施工中材節(jié)能股份有限公司工程部職員。