篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)在水泥窯余熱發(fā)電中的應(yīng)用

（浙江長(zhǎng)廣（集團(tuán)）有限責(zé)任公司長(zhǎng)廣企業(yè)服務(wù)分公司，浙江 313100）

篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)于2017年4月在長(zhǎng)廣水泥公司得到應(yīng)用，主要技術(shù)改造內(nèi)容是，在窯頭排風(fēng)機(jī)出口截取小于或等于100℃的廢氣，通過(guò)閥門控制，一部分進(jìn)入煙囪外排，另一部分廢氣通過(guò)布置的專用保溫管道，引至篦冷機(jī)高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口送入篦冷機(jī)。在此過(guò)程中，廢氣是循環(huán)介質(zhì)，熱量是循環(huán)介質(zhì)攜帶的對(duì)象。首先溫廢氣進(jìn)入冷卻機(jī)與熟料進(jìn)行熱交換獲得熱量成為熱廢氣，然后熱廢氣進(jìn)入AQC 鍋爐再將所獲得的熱量全部傳遞給工質(zhì)，該循環(huán)過(guò)程中本該釋放到大氣中的熱量重新帶回AQC 鍋爐，取得了顯著的效果。

1 篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

篦冷機(jī)篦板采用三代篦板，不容易堵住進(jìn)風(fēng)口，大大提高了熟料冷卻面積，冷卻效果好。為了確保余熱鍋爐的風(fēng)量需求，同時(shí)確保經(jīng)濟(jì)效益，循環(huán)管道中的風(fēng)量應(yīng)與余熱鍋爐需求的風(fēng)量基本相等。因此需要對(duì)原有的鼓風(fēng)機(jī)就行改造，風(fēng)壓可以保持不變，功率、風(fēng)量都需要滿足實(shí)際要求，對(duì)風(fēng)機(jī)的選型這里就不贅述了，結(jié)合長(zhǎng)廣水泥公司實(shí)際，將原來(lái)的G21（75Kw，0.6MPa）、G22（75Kw，0.6MPa）、G23（90Kw，0.6MPa）改為g21（90Kw，0.6MPa）、g22（90Kw，0.6MPa）、g23（160Kw，0.6MPa）。

Q1=QAQC

Q1---每小時(shí)通過(guò)循環(huán)風(fēng)管的平均風(fēng)量

QAQC---每小時(shí)進(jìn)入AQC 鍋爐的風(fēng)量

2 循環(huán)風(fēng)管道的設(shè)計(jì)

2.1 管徑的設(shè)計(jì)

風(fēng)量與風(fēng)速的換算公式： Q1=V*S*3600

式中：V——出風(fēng)口平均風(fēng)速（m/s）

S——出風(fēng)口通風(fēng)面積 （m2）

2.2 循環(huán)風(fēng)管長(zhǎng)度及膨脹節(jié)的設(shè)置

管道長(zhǎng)度具體長(zhǎng)度可實(shí)際測(cè)量L1，由于循環(huán)風(fēng)管溫度約為100℃，存在較大的溫差（與停窯時(shí)），需要考慮伸縮量。循環(huán)風(fēng)管不考慮體積膨脹。

熱膨脹系數(shù)并非常數(shù)，而是隨溫度稍有變化，隨溫度升高而增大。

L1為原始長(zhǎng)度，L2為升溫后的尺寸，ΔL 為變形量（L2-L1）

T1為原始溫度，T2為升溫后的溫度，ΔT 為溫差（T2-T1）

α為線性熱膨脹系數(shù)

α＝ΔL/ΔTL1

依據(jù)膨脹量和線性膨脹系數(shù)對(duì)膨脹節(jié)進(jìn)行選型，膨脹節(jié)盡量安裝在直線度最長(zhǎng)路段。當(dāng)兩種不同的材料彼此焊接時(shí)，應(yīng)選擇具有相近α的材料。如相差比較大的α，焊接時(shí)由于膨脹的速度不同，在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力，降低了材料的機(jī)械強(qiáng)度和氣密性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接處脫落。

3 篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管保溫層設(shè)計(jì)

由于篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道直徑較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為防止循環(huán)風(fēng)散熱降溫，在篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道施加體外保溫措施，具體做法是在循環(huán)風(fēng)管道外側(cè)用180mm 方形稀土棉氈包裹，然后用0.8mm 鍍鋅鐵皮保護(hù)，通過(guò)采取體外保溫措施，使篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道溫降控制在7℃以內(nèi)。

4 篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管布置及閥門控制

為降低循環(huán)風(fēng)管道阻力，管道布置應(yīng)盡量取直，避免轉(zhuǎn)彎，確實(shí)有必要轉(zhuǎn)彎的地方，盡可能柔性轉(zhuǎn)彎，90°轉(zhuǎn)彎處用兩個(gè)45°彎組成，管道接口按吶叭口狀連接，距離盡量縮短，盡可能減少風(fēng)壓損失，長(zhǎng)廣水泥公司篦冷機(jī)主循環(huán)管道安置在G21 風(fēng)機(jī)上方，再通過(guò)一個(gè)個(gè)支管連接到G21、G22、G23風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。防止循環(huán)風(fēng)對(duì)窯系統(tǒng)和熟料冷卻造成不良影響，在每個(gè)風(fēng)機(jī)入口處增設(shè)閥門，可調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)和空氣的比例，由中控操作員根據(jù)篦冷機(jī)內(nèi)的溫度情況（熟料的冷卻情況）就行控制。

5 篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資

投資費(fèi)用主要包括幾個(gè)調(diào)節(jié)閥門、其它板材、型鋼和保溫材料、管道安裝等，浙江長(zhǎng)廣水泥公司2500t/d 生產(chǎn)線篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資費(fèi)38.8 萬(wàn)元。

6 篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)應(yīng)用效果

此項(xiàng)技術(shù)改造可在窯系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下布置主管道的安裝，再利用檢修時(shí)間完成主管道和出風(fēng)口的焊接，還有支管道和鼓風(fēng)機(jī)入口出的連接和閥門的安裝，工期10 天。

6.1 入AQC 溫度及發(fā)電能力

篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入使用后，鍋爐入口溫度提升，余熱發(fā)電量發(fā)現(xiàn)明顯提升，現(xiàn)對(duì)改造前后的數(shù)據(jù)羅列如下：

表1.2017年3月4～23日篦冷機(jī)未使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC 溫度等參數(shù)

表2.2017年5月4～23日篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC 溫度等參數(shù)

表2.改造后各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表1與表2數(shù)據(jù)來(lái)自同一條生產(chǎn)線，工況幾乎無(wú)差異。

6.2 對(duì)熟料冷卻效果的影響

篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，出中段篦床的熟料溫度略有升高，但由于更改了原來(lái)風(fēng)機(jī)參數(shù)，提高了三段篦床的冷卻風(fēng)量，另外增設(shè)的閥門也可調(diào)節(jié)風(fēng)量比，因此出篦冷機(jī)熟料溫度變化并不是很大。

6.3 對(duì)熟料產(chǎn)量的影響

篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，主要作用范圍在窯頭部，對(duì)窯生產(chǎn)系統(tǒng)的影響甚微，據(jù)統(tǒng)計(jì)入窯二次風(fēng)的溫度略微升高，但變化并不明顯。截取生產(chǎn)的20天為一個(gè)周期進(jìn)行平均比較，從耗煤量和孰料產(chǎn)量來(lái)看，沒(méi)有波動(dòng)，可以看出 AQC 入口溫度平均提高 365.5℃-307℃=58.5℃，日平均發(fā)電提高95386.4-87745.5=7640.9Kwh，噸熟料提高發(fā)電量2.547Kwh/t，技術(shù)效果明顯。

6.3 效益分析

因使用循環(huán)風(fēng)后增加的能耗0.8Kwh/t，若水泥窯年正常生產(chǎn)320 天，電價(jià)按0.75 元/Kwh，全年可產(chǎn)生純利潤(rùn)約126 萬(wàn)元，而項(xiàng)目改造投資僅用38.8萬(wàn)元，投資回報(bào)率相當(dāng)可觀。

7 結(jié)論

篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)。通過(guò)在浙江長(zhǎng)廣水泥公司2500t/d 水泥窯的篦冷機(jī)上應(yīng)用，取得凈增噸熟料發(fā)電量 2.547kWh/t，投資回報(bào)率325%顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。從目前運(yùn)行情況來(lái)看，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是成熟的、可靠的，并且隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)將為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出的貢獻(xiàn)。