水泥生產過程中低溫余熱發電技術的應用淺析

王 江

（貴州西南水泥有限公司，貴州 貴陽 550091）

在現階段的工業生產中，大量的余熱被浪費，直接造成了空氣環境的污染和能源的嚴重浪費，未實現可循環利用，影響了社會的發展與進步。從客觀的角度來說，350℃以下的中低溫余熱，不僅浪費較多，而且日常排放量比較大。350℃以下的中低溫余熱在品位上比較低，但龐大的數量卻能供應需求。水泥生產過程中的余熱，完全可以通過回收和利用，實現良好的發現效果。本文主要討論水泥生產過程中低溫余熱發電技術的應用。

一、中低溫余熱發電技術

由于水泥生產的工藝多種多樣，因此中低溫余熱發現技術并非局限在一種。經過實踐探究，發現中低溫余熱發電技術主要有以下幾種：第一，純余熱發電技術。該技術的應用領域比較廣泛，并且是現階段常用的一種發電技術。純余熱發電技術與傳統的發電并沒有太大的差異。純余熱發電技術，主要是將水作為工質，利用朗肯循環，實現客觀上的余熱利用。余熱鍋爐將會代替常規鍋爐進行工作，該技術的優勢在于，運行可靠，并且安全性較高，初期投資少，適合中小型企業應用。第二，帶補燃鍋爐的余熱發電。該技術在現階段的應用不是特別廣泛，從技術的角度來分析，帶補燃鍋爐的余熱發電技術，主要是在余熱鍋爐中生產的低壓蒸汽或者是高溫水，通過步燃鍋爐來進行加溫、加壓，最終提高爭氣參數，促使其在汽輪機中做功，達到余熱發電的效果。該技術雖然成熟，但系統比較復雜，耗費的成本較多，適用于大型企業。第三，有機朗肯循環余熱發電。有機朗肯循環以低沸點的有機物為工質來吸收廢氣余熱，產生一定壓力和溫度的有機物蒸汽，進入汽輪機膨脹做功，汽輪機的排汽在凝汽器中凝結成液態的有機物。有機朗肯循環余熱發電，在某種程度上結合了前兩種發電技術的優勢，是現階段比較常用的中低溫余熱發電技術，獲得了業界的廣泛好評。第四，混合工質余熱發電。混合工質發電的優勢在于，它的蒸發過程就是變溫的過程，在具體的發電過程中，混合工質要比單一工質的發電更有效率。例如，混合工質的發電工作，吸熱蒸發過程，會最大限度的接近熱源的放熱過程線，這樣以來，就可以降低不可逆損失，提高循環的效率，促進循環發電。

二、水泥窖應用中低溫發電技術的方案

（一）余熱條件

由于現階段的水泥工廠已經認識到在，水泥生產過程中，中低溫余熱發電具有非常好的社會效益和經濟效益，因此很多工廠都在探究相應的中低溫余熱發電技術。在此，本文就余熱條件做出相應的闡述。由于水泥生產工藝比較繁多，本文主要以5000t/d級旋窯熟料生產線為例進行分析，比較符合大眾生產。第一，窯頭冷卻機廢氣參數主要分為兩點。中溫端的參數為：廢氣量在額定工況下，一般保持在0--171000m3/h，廢氣溫度一般保持在340℃--380℃之間，平均溫度為360℃。低溫端的參數為：廢氣量在額定工況下，一般保持在0--110250m3/h，廢氣溫度一般保持在100℃--180℃之間，平均溫度為120℃。第二，中溫端的廢氣可以全部用來發電，而低溫段的廢氣，由于氣溫比較低，并且總體上的波動范圍非常大，因此不再考慮回收利用。第三，窯尾預熱器排出的廢氣參數如下：廢氣量在額定工況下，保持在317000m3/h左右，廢氣溫度徘徊在320℃--380℃之間，平均溫度為340℃。第四，窯尾預熱器排出的廢氣，在經過余熱鍋爐的處理后，其溫度將會下降到210℃--220℃之間，主要是用于水泥原料的烘干工作。

（二）常規余熱發電方案

根據客觀上的發電需求，本文設定了常規余熱發電方案，將朗肯循環的常規余熱發電系統作為基礎。常規余熱發電方案滿足多數的水泥生產企業的需求，并且能夠在客觀上實現循環利用的效果，不會造成太大的浪費。發現系統主要是采用低參數二級進汽補汽式汽輪機低溫余熱發電技術來進行發電，在水泥生產過程中，將水泥窯廢氣的余熱，進行大量的回收，并且全部用于發電，以此來降低水泥生產過程中的能耗。第一，余熱鍋爐。窯頭余熱鍋爐分兩個蒸汽段和一個熱水段。一段產生l.5MPa/305℃的過熱蒸汽與窯尾余熱鍋爐生產的蒸汽混合后引入汽輪機做功；二段產生0.35M Pa/155℃的蒸汽，部分用于鍋爐給水除氧，另一部分引入汽輪機的補汽口；三段為熱水段，用于加熱凝結水，離開鍋爐的廢氣溫度降至100℃以下。由此可見，在具體的發電工作中，常規余熱發電方案完全能夠滿足多數水泥生產的需求。同時，兩個蒸汽段以及一個熱水段的配置，能夠在具體的工作中，應對多種情況，總體上的可行性較高，能夠得到較為積極的成果。第二，汽輪機組的安排當中，主要采用了以下方法來進行。首先，配備兩臺余熱鍋爐，鍋爐所產生的蒸汽，主要是用于一臺補汽式汽輪機當中進行做功，補汽式汽輪機的功率為7.5MW，進汽參數主要為1.5MPa/300℃/38t/h，補汽參數與之相當，具體參數為 0.35MPa/155℃/4.0t/h，為了能夠在實際的工作中取得最理想的情況，排汽壓力設定為0.007MPa。相應的參數設定后，還需要在具體的設備上進行檢查。例如，余熱鍋爐需設置通廢氣的管道，這樣一來就可以將余熱鍋爐從水泥生產系統中解脫出來，同時還可以保證電站在停機的情況下，不會影響到水泥窯的正常生產工作。從以上的表述來看，水泥生產過程中低溫余熱發電技術的應用，不僅可以對水泥生產提供較大的保障作用，同時也可以在客觀上加強廢氣的利用，實現可持續發展。

結束語：本文對水泥生產過程中低溫余熱發電技術的應用展開討論，就現階段的工作而言，中低溫余熱發電技術取得了非常理想的成就，為大氣凈化和電力的再次生產，都做出了較大的積極貢獻。在今后的工作中，應進一步討論中低溫余熱發電技術，通過采取多元化的發電技術，提高發電量，促進電力資源的合理分配，推動社會的發展。相信在今后的工作中，水泥生產過程中低溫發電技術會更加成熟，創造更多的社會效益。

[1]賈剛.水泥純低溫余熱發電技術的應用分析[J].中國高新技術企業,2014,27:100-102.

[2]于靜,蔡正波.淺議純低溫余熱發電技術在水泥工業中的應用[J].內蒙古石油化工,2011,11:30-31.

[3]蔣明麟.正本清源,堅持余熱發電技術和產業的正確發展方向[J].水泥技術,2012,04:21-22.

[4]潘磊.新型干法水泥生產中純低溫余熱發電技術的應用[J].科技創新與應用,2013,30:60.