水泥余熱發電的綜合能效提升技術

李會聰

摘 要：現如今，我國是科學技術快速發展的新時期，綜合國力顯著加強，介紹了水泥余熱發電的工藝流程，并詳細闡述了通過多年經營管理和實踐，總結并積累的一系列水泥余熱發電創新技術，所獲的綜合能效提升經驗及科技成果，在行業內具有適用性和推廣價值。

關鍵詞：水泥余熱發電;能效提升;創新技術;科技成果

引 言

傳統的水泥工業是一個高能耗、高污染的能源型化工產業，雖然運用了新型干法水泥熟料生產工藝，但是燒紙工作仍然采用窯外分解，這一過程中的能源利用率明顯不足，會存在大量的中、低溫廢氣沒有充分參與燃燒過程，不僅是一種能源浪費，還產生了一定環境污染問題。文章基于水泥廠中低溫余熱發電系統，將水泥生產線中沒有完全利用排除的中、低溫廢氣加以回收利用，作為二次燃料，減少能源損耗和資金成本。純低溫余熱發電由于是不用燃料的余熱利用，所以更符合節能環保的綠色可持續發展理念，水泥廠可以使用余熱發電，減少外購電量，降低水泥生產成本，減少能源損耗，提升經濟效益。是新時代水泥廠發展和轉型的新趨勢，我國作為水泥廠的生產消費大國，需要合理應對能源問題，保護環境，優化水泥生產線，促進水泥廠余熱發電技術不斷發展。

一、水泥余熱發電優化設計、施工的原則

（1）余熱發電系統是將水泥作為主線，無論在哪種狀況下，余熱發電都不可以對主線生產造成任何不良影響。（2）不可以通過增加熱耗來提高發電量。（3）認真遵循以熱定電基本準則，余熱提供量與發電量是對等的關系。（4）最大限度將余熱調送至余熱電站系統用來發電使用。（5）不斷地提升余熱電站相對窯的運轉效率，把水泥窯排放的余熱轉換成電能。水泥余熱發電優化設計、施工和運行是建立在以上設計、施工的原則基本前提下的，利用先進的科學技術，實現對水泥余熱發電的優化設計。除此之外，還需要對工程施工的可行性、整體的投資回收情況等作出綜合的分析。

二、綜合能效提升的關鍵技術

（一）鍋爐系統的技術創新。1）ASH技改。（1）按直翅片管結構重新設計ASH過熱器，解決環形繞翅片管ASH過熱器堵灰及阻力高的問題，保證煙氣側阻力值控制在250Pa以下。（2）對ASH過熱器管束截面重新設計，增加ASH過熱器換熱面積，ASH過熱器出口蒸汽參數可提高至1.0MPa、19.8t/h、370℃。（3）重新設計AQC鍋爐至ASH過熱器之間蒸汽管道，將管徑由DN125提高至DN150，降低管道阻力和壓損。（4）更換ASH過熱器本體及管道外保溫結構，確保外壁溫度不超環境溫度+20℃。（5）通過以上關鍵技術的技改，可在鍋爐蒸發量不變的情況下，發電量提升約15%。2）在線空氣脈沖自動吹灰。（1）AQC爐、ASH爐、SP爐在運行過程中存在嚴重集灰，厚者達40公分，嚴重影響發電量。我們先后實行過振打清灰、蒸汽吹灰等技術，效果均不理想，除了成本高、維護大外，人工補清存在安全隱患，蒸汽吹灰容易結垢凝塊，更難處理。（2）經多年論證、研究，發明了在線空氣脈沖自動吹灰技術，通過定時自動啟動一定壓力、容量的壓縮空氣，布控好噴槍及噴嘴的位置、角度等參數，可以徹底清理鍋爐的積灰。目前已在多個電廠實施，效果明顯。而且比之振打清灰、蒸汽吹灰投資省，人工成本也低。3）煙道耐磨陶瓷保溫。（1）原鍋爐入口的風管內襯采用耐火澆注料，厚而保溫差，易脫落，管道易燒塌，壽命不足2年，維護頻次及成本高。（2）經試驗性測試，采用新型耐高溫耐酸堿耐磨的特殊陶瓷材料，其工藝為120mm內襯（無石棉硅酸鈣板50mm+耐磨陶瓷料70mm），材料具備耐受≤700℃高溫，材料薄，通風面積大，保溫效果好，壽命達到5年以上，解決以往多種缺陷，目前已在多廠成功應用。4）高溫、中溫煙道調控。（1）在高溫和中溫煙道上增加自動調控閥，以控制高溫和中溫風量，通過數據模型分析，優化AQC和ASH蒸汽參數，達到發電功率最大化。（2）該控制模型，正并入信息化大數據分析模塊，將增加更多相關參數的分析，進一步提升機組的能效數據。

（二）降低余熱發電廠用電。①雙曲線自然通風冷卻塔。自然通風冷卻塔整體運行成本和檢修費用是非常低的，但其占地面積是非常大的，初期投資成本非常高。針對裝機容量小的余熱發電系統采用的機力通風冷卻塔更具優勢，而當余熱發電系統所需循環水量很大，利用雙曲線自然通風冷卻塔比機力通風冷卻塔更具優勢。②采用變頻電機。余熱發電系統當中風機類型的選擇和電泵通常是按照具體工程狀況及安全余量進行合理的選擇。但在具體工程施工作業當中，會隨著余熱發電狀況的變化，泵與風機選擇的額定流量和揚程是比較大的，但實際需求卻非常小，這就需要通過閥門節流進行調節直至流量和揚程達到最為合適的一種狀態。但需要明確指出的是，在這一過程當中閥門節流帶來的損失是非常大的，并且會使得電機的能量損耗數量大大超出估算數值，同時廠用電率將一直處于不斷增高的狀態。變頻電機選用的時候，需要注意如果實際需求流量過小，則可對泵、風機的實際轉速來做出科學合理的調整，以此降低閥門節流所造成的巨大損失。根據以前水泥窯余熱發電運行工作的有關成功經驗，在凝結水泵、給水泵、循環水泵和冷卻塔風機當中都可以通過運用變頻的方式來解決，實現對整個發電工程運行成本的系統化掌控。③以就近取電作為用電原則。一般情況下，水泥的生產線長度是非常大的，余熱發電鍋爐、有關發電設備在分布上過于分散，要想把發電系統的電能損耗控制在最低的程度，則可將用電設備與水泥系統用電聯合在一起，以就近取電為基本準則，通過對DCS、光纖的全方位掌控，來達到提升電力系統整體工作效率的目的。

（三）水泥廠余熱發電技術。水泥廠余熱發電技術通常應用在預熱器上，能夠完全吸收余熱廢氣熱能，提高能源的利用率。對于余熱廢氣無法保證成分、含量的情況，能夠串聯多個廢氣排出口，統一收集，還能夠有效控制溫度在合理范圍內。值得注意的是，廢氣余熱轉化的過程比較浮在，由于實際產出的收益并不能買次都應用在電能轉化設備上，提供運行功率，所以如何處置多余余熱廢氣也是水泥廠企業需要重視的問題，不能僅僅依賴水泥廠余熱發電技術，還要結合多種技術方法處理余熱廢氣。

三、余熱發電智能化發展趨勢

未來智能化余熱發電系統一定是通過電廠信息化、智能化等手段有機的結合形成一個大系統，全面融合互聯網云平臺、大數據等形成一個大型數據網絡，給企業在生產過程的指導和監控、現代化的管理都將帶來極大的提升和發展。未來智能化余熱發電系統將不斷優化工藝系統，改進設備配置，轉換編程理念，真正做到生產優化與分析、在線決策，輔之以智能巡檢管理、生產報表管理、設備實時監控，實現整個余熱發電系統的智能控制。

結 語

本文從目前水泥行業普遍存在的問題出發，提及了目前國內正在普遍使用的水泥余熱發電技術，從概念和背景出發，指出了目前的水泥余熱發電技術的發展目標。同時也指出了在發展水泥余熱發電技術的過程中應該遵守的基本原則。然后對余熱發電技術的使用方案進行了概述，同時對目前國內應用最廣的水泥窯余熱發電站的內部構造進行了介紹，最后詳細指出了余熱發電站對水泥生產企業的經濟效益的積極影響。希望能對今后國內余熱發電站的建設有一定的啟示作用。

參考文獻

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