水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及其經(jīng)濟(jì)分析

李光義

（平邑中聯(lián)水泥有限公司，山東 臨沂 273300）

1 立足于整體介紹水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)

1.1 水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的背景

在水泥生產(chǎn)行業(yè)中，一種名為新型干法水泥熟料的生產(chǎn)方式得到了廣泛的應(yīng)用，但是在生產(chǎn)過(guò)程中由熟料的冷卻劑和預(yù)熱器會(huì)排放出許多的 350攝氏度的廢氣，這些廢氣中占據(jù)的整個(gè)過(guò)程中熱能比值的三分之一左右，如果將這些廢氣中的熱能進(jìn)行回收發(fā)電，就會(huì)帶來(lái)很可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的提升。進(jìn)行回收利用之后，就可以將企業(yè)的能源利用率提升到 95%之上。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展也給電力能源的需求提出了新的要求。煤炭發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不但會(huì)導(dǎo)致電力短缺的加劇，同時(shí)也會(huì)造成大量的有害氣體的排放，造成大氣污染的加劇。不論是從自身的經(jīng)濟(jì)效益還是生態(tài)環(huán)境的要求，國(guó)內(nèi)的水泥生產(chǎn)的企業(yè)都在積極的建設(shè)水泥窯余熱發(fā)電設(shè)施。

1.2 使用水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的目標(biāo)

水泥生產(chǎn)企業(yè)在自身的生產(chǎn)過(guò)程中建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的主要目標(biāo)可以概括為以下幾點(diǎn)：首先，可以降低自身的能耗消耗，提升自身的生產(chǎn)效率，同時(shí)也有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。其次，積極響應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，推動(dòng)資源綜合使用的環(huán)保政策。再次，建設(shè)余熱發(fā)電設(shè)施，是為了符合清潔發(fā)展機(jī)制的要求，這個(gè)機(jī)制在國(guó)際上都是通用的，發(fā)達(dá)國(guó)家遵守這個(gè)機(jī)制中的溫室氣體減排義務(wù)，可在市場(chǎng)上進(jìn)行額度上的出售來(lái)直接獲得經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家，遵守這個(gè)機(jī)制中的義務(wù)可以獲得額外先進(jìn)的技術(shù)和資金上的支持，這是一個(gè)雙贏的機(jī)制。最后，是對(duì)于企業(yè)自身的利益來(lái)說(shuō)，能源利用率提高，會(huì)減少自身的資金支出，同時(shí)也能增加新的經(jīng)濟(jì)收入。從某種意義上來(lái)說(shuō)，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，在自身的經(jīng)濟(jì)效益提升的同時(shí)，也能為環(huán)保事業(yè)出一份力。

1.3 建設(shè)余熱發(fā)電站的基礎(chǔ)原則

以下的基本原則是在水泥窯余熱發(fā)電站建設(shè)過(guò)程中必須遵守的：不影響水泥產(chǎn)業(yè)的基本生產(chǎn)，不增加生產(chǎn)過(guò)程中的電力、人力消耗，不改動(dòng)任何水泥生產(chǎn)的過(guò)程中的生產(chǎn)流程以及工藝還有設(shè)備。

1.4 水泥窯余熱發(fā)電站的運(yùn)行方案

中低溫水泥窯的余熱發(fā)電技術(shù)就是把水泥的燒制過(guò)程中產(chǎn)生的 350攝氏度左右的廢氣剩余熱能讓負(fù)責(zé)回收的兩個(gè)鍋爐進(jìn)行集中回收，再讓汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電作業(yè)。通過(guò)中低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的使用以及余熱發(fā)電站的建設(shè)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的余熱蒸汽進(jìn)行回收，作進(jìn)一步的發(fā)電處理。不僅能夠節(jié)約能源的使用，減少企業(yè)的生產(chǎn)資金投入。而且大氣的顆粒污染物的含量可以得到有效地控制，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面意義重大。

目前水泥生產(chǎn)企業(yè)的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的使用方案大都是都是利用窯頭鍋爐和窯尾鍋爐以及一臺(tái)配套使用的補(bǔ)汽凝氣汽輪發(fā)電機(jī)的組合。水汽通過(guò)對(duì)窯頭鍋爐和窯尾鍋爐輸送，回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中的中低溫余熱，在通過(guò)導(dǎo)管的輸送將蒸汽導(dǎo)入汽輪發(fā)電機(jī)中，使得熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。

2 水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的介紹

2.1 窯頭余熱鍋爐

窯頭鍋爐基本上采用的都是AQC余熱鍋爐，因?yàn)樵瓉?lái)冷卻機(jī)器出口的溫度基本上都保持在 280攝氏度左右，在這種生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量品級(jí)較低，進(jìn)行動(dòng)力回收的技術(shù)難度十分大。所以目前都是在目前不影響產(chǎn)品生產(chǎn)的前提下，對(duì)冷卻機(jī)器進(jìn)行改造，使得鍋爐回收的廢氣的品級(jí)提升，有效地對(duì)廢氣熱能進(jìn)行回收使用。

2.2 窯尾余熱鍋爐

窯尾的余熱鍋爐目前水泥生產(chǎn)企業(yè)使用的主要是PH余熱窯尾鍋爐。建立在充分使用窯尾廢氣熱能、系統(tǒng)阻力不變、不超過(guò)窯尾風(fēng)機(jī)的負(fù)荷能力、充分保證窯尾袋的除塵功能的基礎(chǔ)上。在設(shè)計(jì)窯尾PH鍋爐的時(shí)候，管道入口從預(yù)熱器的出口管接入，鍋爐出口管和窯尾風(fēng)機(jī)入口相連接，原來(lái)的預(yù)熱器元件的風(fēng)管出口作為旁路的風(fēng)道使用。在窯尾鍋爐上還要使用電動(dòng)擋板控制入口和旁路管道上的風(fēng)量調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)窯尾鍋爐改造前后的各種參數(shù)的變化對(duì)比分析的同時(shí)結(jié)合窯尾風(fēng)機(jī)的功能曲線，以便確認(rèn)風(fēng)機(jī)的性能能夠滿足窯尾鍋爐的增加阻力的技術(shù)要求。增強(qiáng)自身的余熱收集和處理效率。

3 余熱發(fā)電站的建設(shè)對(duì)水泥企業(yè)生產(chǎn)的影響

3.1 窯尾的高溫風(fēng)機(jī)的影響

在窯尾HP鍋爐的控制漏風(fēng)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、受熱面、清灰和除灰、設(shè)計(jì)合理的廢氣管道等等的改造下，余熱發(fā)電站正常進(jìn)入運(yùn)營(yíng)后，窯尾的高溫風(fēng)機(jī)的荷載量會(huì)明顯的有所降低，這個(gè)對(duì)水泥企業(yè)的生產(chǎn)起到了積極的作用。

3.2 生產(chǎn)材料的磨煉

伴隨著余熱發(fā)電技術(shù)的使用，廢氣溫度的烘干就會(huì)產(chǎn)生較大幅度的變化。在這個(gè)過(guò)程中需要根據(jù)溫度的變化來(lái)改變?cè)械哪捝a(chǎn)原料的運(yùn)作方式，以便適應(yīng)廢氣溫度的烘干變化。

3.3 窯尾的電收塵袋

目前絕大部分公司都采用電收塵袋進(jìn)行收塵工作。在余熱發(fā)電站進(jìn)入運(yùn)營(yíng)之后，對(duì)收塵效果是根據(jù)地區(qū)、配料、燃料的不同而有著不同的影響的。在投入運(yùn)營(yíng)之后，對(duì)收塵效果的提升有著明顯作用。

3.4 窯頭的電收塵袋

在電站投入運(yùn)營(yíng)之后。窯頭的收塵器工作溫度會(huì)有著明顯的降低，同時(shí)對(duì)粉塵的負(fù)荷能力也響應(yīng)提高。有助于降低自身的粉塵排放量，有助于環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

3.5 對(duì)水泥窯系統(tǒng)操作的影響

因?yàn)樵谒喔G系統(tǒng)中增加了兩個(gè)窯頭和窯尾鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的廢氣又要進(jìn)行二次的回收利用，在這個(gè)工作流程的要求下，水泥窯就需要就需對(duì)自身的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一些小的改造，以便適應(yīng)這個(gè)工作流程的要求。

3.6 對(duì)企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益

在沒(méi)有進(jìn)行水泥窯余熱發(fā)電之前，企業(yè)自身的能源消耗是非常大的，因?yàn)槟茉粗杏袑⒔种坏臒崮苓M(jìn)入到空氣中，要想達(dá)到原定的生產(chǎn)目標(biāo)就會(huì)浪費(fèi)很多的熱能。在投入到自身的余熱發(fā)電站建設(shè)之后，能源利用率有所提升，同時(shí)自身也可以提供生產(chǎn)所需的電能，節(jié)約成本的同時(shí)也可以獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。

4 總結(jié)

本文從目前水泥行業(yè)普遍存在的問(wèn)題出發(fā)，提及了目前國(guó)內(nèi)正在普遍使用的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，從概念和背景出發(fā)，指出了目前的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)也指出了在發(fā)展水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的過(guò)程中應(yīng)該遵守的基本原則。然后對(duì)余熱發(fā)電技術(shù)的使用方案進(jìn)行了概述，同時(shí)對(duì)目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的水泥窯余熱發(fā)電站的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行了介紹，最后詳細(xì)指出了余熱發(fā)電站對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的積極影響。希望能對(duì)今后國(guó)內(nèi)余熱發(fā)電站的建設(shè)有一定的啟示作用。