試論提高水泥窯余熱發(fā)電量的優(yōu)化措施

劉翠平

摘 要：近年來(lái)，水泥窯余熱發(fā)電作為一種近代研發(fā)出來(lái)的發(fā)電方式，受到了許多節(jié)能環(huán)保專(zhuān)家和企業(yè)的推崇，在各種工程中都有著或大或小的運(yùn)用。為此，本文主要就提高水泥窯余熱發(fā)電量的優(yōu)化措施，作了具體的分析，以供廣大同仁參考借鑒。

關(guān)鍵詞：水泥窯；余熱發(fā)電；優(yōu)化措施

引 言：目前，從我國(guó)水泥窯余熱發(fā)電的大體現(xiàn)況來(lái)看：和西方某些國(guó)家相比較我國(guó)水泥窯余熱發(fā)電起步較晚，發(fā)展史較短。雖然近年來(lái)由于我國(guó)對(duì)能源再利用的高度重視，水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)有了極大的進(jìn)展。然而，我們必須要認(rèn)識(shí)到，目前我國(guó)的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)在關(guān)鍵地方仍然沒(méi)有突破，很多技術(shù)性依舊正處于攻克階段。

1 水泥窯余熱發(fā)電優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

1.1 嚴(yán)格遵循熱電原則。在正式啟動(dòng)水泥窯余

熱發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，我們必須對(duì)水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確保水泥窯產(chǎn)生的熱量最終都運(yùn)用到了水泥窯余熱發(fā)電的換熱裝置中，不會(huì)出現(xiàn)多余的能源浪費(fèi)，或者不切實(shí)際的熱電轉(zhuǎn)換率，水泥窯提供了多少熱能，水泥窯余熱發(fā)電裝置就利用了多少的熱能。

1.2 余熱發(fā)電系統(tǒng)必須足夠穩(wěn)定

作為水泥窯中的附加系統(tǒng)，水泥窯的余熱發(fā)電系統(tǒng)必須有足夠高的穩(wěn)定度。一方面，確保水泥窯在工作時(shí)的偶發(fā)性超溫不會(huì)影響到水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的最高溫度必須高于水泥窯在工作時(shí)的高溫閾值。另一方面，水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也不能對(duì)水泥窯的正常運(yùn)行產(chǎn)生各方面的影響，以造成工程任務(wù)難以按時(shí)完成。

2水泥窯余熱發(fā)電優(yōu)化措施

2.1充分利用水泥窯余熱措施

（1）雙壓技術(shù)

首先，我們必須要理解雙壓技術(shù)的概念，雙壓技術(shù)，作為近代研發(fā)出的一種全新的熱能搜集技術(shù)，它摒棄了傳統(tǒng)熱能搜集技術(shù)中所存在的能量壓縮率低、工藝復(fù)雜、耗能高和二次污染重等方面的缺點(diǎn)擁有能量轉(zhuǎn)運(yùn)率效率高、污染小等方面的優(yōu)勢(shì)。雙壓技術(shù)，顧名思義，即對(duì)高低溫蒸汽進(jìn)行分流處理，利用熱能學(xué)的相應(yīng)流體特征，對(duì)兩種有差異的溫度氣體的流動(dòng)，通過(guò)這種流體的自然流動(dòng)加上外界極其所產(chǎn)生的壓力，對(duì)熱能氣體進(jìn)行兩次壓縮，最終達(dá)到迅速轉(zhuǎn)運(yùn)氣體的技術(shù)。

為了更為科學(xué)地研究出這種雙壓技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的作用，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代最通用的普通水泥窯進(jìn)行了對(duì)照試驗(yàn)，一個(gè)采用老式的壓縮技術(shù)，另一個(gè)水泥窯余熱發(fā)電利用新式的雙壓技術(shù)，在類(lèi)似環(huán)境，相同溫度，相同時(shí)間里同時(shí)對(duì)500kg水泥進(jìn)行操作，并同時(shí)啟用相同結(jié)構(gòu)的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)。最終結(jié)果顯示所產(chǎn)生的電能，采用了雙壓技術(shù)的水泥窯的余熱發(fā)電量要比老式壓縮技術(shù)的水泥窯余熱發(fā)電量高32%。這表明了雙壓技術(shù)的使用的確能夠提高水泥窯余熱發(fā)電水平。

除此之外，隨著現(xiàn)代水泥工藝的不斷發(fā)展，雙壓技術(shù)也不止減少運(yùn)作能量這一方面的內(nèi)容來(lái)提高水泥窯余熱發(fā)電裝置的熱電轉(zhuǎn)換率，同時(shí)，它還可以運(yùn)用在水泥窯的煙塵排出管道中。雙壓技術(shù)運(yùn)用到煙塵排出管道中，能夠大大降低煙塵污染對(duì)于外界環(huán)境所造成的熱污染。另一方面，雙壓技術(shù)的運(yùn)用使得煙塵管道中的熱能可以得到再次搜集和利用，防止由于煙塵的排出帶走多余的熱量，這也是近代對(duì)于雙壓技術(shù)的一個(gè)極大方面的拓展和延伸。

（2）循環(huán)再利用窯頭鍋爐排煙

在現(xiàn)在的余熱發(fā)電系統(tǒng)中窯頭鍋爐排煙的流程一般是經(jīng)除塵裝置后由窯頭排風(fēng)機(jī)排入大氣，排煙溫度大約在100℃左右，熱量并沒(méi)被有效利用。其實(shí)這部分的熱量是可以很好的加以利用的。利用循環(huán)風(fēng)管道把將要排到大氣的煙氣接入篦冷機(jī)下冷卻風(fēng)機(jī)入口，可以把進(jìn)入窯頭鍋爐的煙氣溫度提高20℃～50℃，使余熱發(fā)電量大幅度增加。循環(huán)再利用窯頭鍋爐排煙系統(tǒng)中，循環(huán)風(fēng)管道接入篦冷機(jī)二段和三段前部的冷卻風(fēng)機(jī)入口，這樣不會(huì)對(duì)水泥熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響。

窯頭排煙的循環(huán)再利用雖然增加了發(fā)電量，同時(shí)也提高了冷卻風(fēng)機(jī)功耗，這是其不利的因素。不過(guò)它產(chǎn)生的發(fā)電量的增加要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所帶來(lái)的不利影響，循環(huán)風(fēng)管道投資成本較低而且安裝也方便，所以窯頭排煙對(duì)風(fēng)的循環(huán)再利用是一個(gè)重要舉措去提高余熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力，而且效果在高寒地區(qū)更為明顯。

（3）優(yōu)化煤磨取風(fēng)工藝

煤磨，作為水泥窯中一個(gè)極為重要的工藝步驟，它不僅僅是水泥窯在水泥工藝中起到舉足輕重的一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)，也是水泥窯中大量熱能損耗的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)這個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)工藝進(jìn)行優(yōu)化，是極為有必要的。對(duì)于目前大多數(shù)水泥窯中煤磨工藝中所需要的熱量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥窯實(shí)際所提供的煤磨工藝所需熱量，這樣的巨大溫差往往直接導(dǎo)致了水泥窯在煤磨在運(yùn)行這個(gè)步驟中熱量的損耗，對(duì)于這種問(wèn)題，可以在供給煤磨的熱風(fēng)提供步驟中參雜少數(shù)的冷空氣，從而降低這一步驟中的熱能損耗，而冷熱空氣的對(duì)流產(chǎn)生流體動(dòng)力，可以對(duì)多余的熱量進(jìn)行相應(yīng)的作用，最終使水泥窯余熱發(fā)電裝置的余熱利用率大大提高，回收到更多的電力資源。

（4）窯筒體輻射熱利用

窯筒體表面溫度大約在 300℃～400℃，并每時(shí)每刻在向周?chē)椛錈崃浚钥梢栽诟G筒體周?chē)O(shè)置輻射換熱面來(lái)回收部分的熱量。窯筒體表面的溫度不是太高，加上溫度的四次方與輻射換熱能力成正比，如果單靠輻射的熱量是不足產(chǎn)生高溫蒸汽，難以將這部分的熱量用來(lái)發(fā)電。目前看來(lái)，主要是采用一套獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，把窯筒體輻射產(chǎn)生的熱水用來(lái)對(duì)外供熱水或采暖，這樣可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 提高余熱發(fā)電系統(tǒng)效率措施

（1）安裝公共過(guò)熱器

研究結(jié)果表明，在一定程度內(nèi)，對(duì)于某一個(gè)穩(wěn)定的水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其所處環(huán)境的溫度和適度差越大，相應(yīng)的系統(tǒng)的發(fā)電效率也就越高。因此，我們可以利用這個(gè)理論，適度使水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)所處環(huán)境過(guò)熱，最后引起相應(yīng)的水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電率最大化。

這一理論我們主要通過(guò)公共過(guò)熱器這一裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)，普通水泥窯的窯尾鍋爐的溫度在290℃～340℃左右，最終排出的氣體的余熱也和這個(gè)工作溫度相差無(wú)幾。加上公共過(guò)熱器的裝置后，可以將窯尾鍋爐的溫度提升到400℃左右，在這個(gè)溫度下，水泥窯仍然能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，對(duì)于水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一措施的采用卻能夠極大的提高水泥窯余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率，蒸汽溫度的升高，能夠有效提高其相應(yīng)工作效率，而不影響水泥窯自身的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作情況。

（2）提高凝汽器真空度

一般來(lái)說(shuō)，水泥窯發(fā)電裝置所排出的余熱氣體的蒸汽濕度越低，最后對(duì)于水泥窯余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率的提升也就越快，反之亦然。因此，在設(shè)計(jì)相應(yīng)的水泥窯余熱發(fā)電時(shí)，我們對(duì)于凝汽器的真空度的提高方式主要有以下三種：①增加抽干器的工作效應(yīng)。蒸汽抽干器的作用主要是使余熱發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中所產(chǎn)生的氣體濕度不至于過(guò)高而影響其工作的正常運(yùn)行，抽干器的作用也影響凝汽器的工作效率。②采取膠球清洗裝置。膠球清洗裝置的適度使用，一方面可以減少冷熱端之間的溫差，減少溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程中凝汽器積存物的產(chǎn)生；另一方面，可以降低凝汽的相應(yīng)溫度，提高凝汽器的工作效率。③設(shè)計(jì)出實(shí)際合理的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，在循環(huán)冷卻系統(tǒng)的實(shí)際投入運(yùn)行之前必須進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，防止由于冷凝水過(guò)多最后導(dǎo)致凝汽器的運(yùn)行效率低下。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著水泥窯生產(chǎn)線越來(lái)越廣泛的運(yùn)用到現(xiàn)代生活生產(chǎn)之中，如何開(kāi)發(fā)出更為科學(xué)高效的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，如何運(yùn)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)對(duì)水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這是我們?cè)谌蘸蟊仨毰M(jìn)一步研究的問(wèn)題。

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