試論水泥窯純低溫余熱發電技術特點

許正韜

摘 要：純低溫余熱發電技術在水泥窯應用中有著重要的作用，能夠將廢棄的余熱轉化為電能，有效的實現了節能減排的目的，具有良好的經濟效果。本文對水泥窯純低溫余熱發電技術特點進行了分析，作為參考。

關鍵詞：鍋爐；純低溫余熱發電技術；特點

引言

水泥窯純低溫余熱發電技術在生產企業運行中起到了有效的作用，能夠通過水泥熟料產生的余熱進行發電，使發電過程中產生的污染減少，在建設中包括窯頭和窯尾的鍋爐和汽輪發電機組，可以充分的進行發電，和水泥有效配合，提升余熱的利用率。這項技術在實際應用中可以達到節能減排的目的，有著重要作用。

1 純低溫余熱發電技術概述

水泥廠的純低溫余熱發電系統將水泥熟料進行煅燒，使用余熱鍋爐將其中排放出的廢氣余熱進行回收，將這部分物質加熱之后產生蒸汽，使汽輪發電機組開始運行，并且最終產生電能。在結構捉弄過包括汽輪發電機、余熱鍋爐、DCS控制設備和循環冷卻設備等，使用中比較簡便，同時易于管理，能夠使余熱得到充分利用，不需要其他的能源，同時減少污染。

2 純低溫余熱發電技術特點

2.1 水泥廠余熱資源的特點是：流量大，品位較低。

以某水泥廠4000t/d生產線為例，PH（預熱器）和AQC（冷卻機）出口廢氣流量和溫度分別為258，550Nm3/h、350℃和306，600Nm3/h、238℃，余熱發電便是充分利用這兩部分余熱資源進行熱能回收。

2.2 熱力系統

整個熱力系統設計經濟、高效、安全，系統是由兩臺高效余熱鍋爐，即AQC、PH鍋爐、兩臺高、低壓閃蒸器和一套汽輪發電機組構成，輔之以冷卻水系統、純水制取系統、鍋爐給水系統及鍋爐粉塵輸送系統。余熱鍋爐內進行熱交換產生壓力為25kg/cm2、溫度為335℃～350℃、額定蒸發量為31.1t/h的過熱蒸汽通入汽輪機，進行能量轉換，拖動發電機向電網輸送電能。

（1）采用凝汽式汽輪機。凝汽式是指做過功的蒸汽充分冷凝成凝結水，重新進入系統循環，減少系統補充水量。

（2）設置具有專利技術、高熱效率的PH鍋爐，采用特殊設計的機械振打裝置進行受熱面除灰，保證鍋爐很高的傳熱效率。

（3）應用熱水閃蒸技術，設置一臺高壓閃蒸器和一臺低壓閃蒸器，一方面將閃蒸出的飽和蒸汽導入汽輪機做功，進一步提高汽輪機輸出功率，另一方面通過鍋爐給水系統循環，可以有效地控制AQC爐省煤器段出口水溫，保證鍋爐給水工況穩定。

（4）由于PH鍋爐出口廢氣還要用于原料烘干，所以PH鍋爐無省煤器，只設蒸發器和過熱器，控制出爐煙溫在250℃，使可滿足水泥生產線工藝需求。

（5）采用熱水閃蒸自除氧結合化學除氧的辦法進行除氧，不另設除氧器，減少了工藝設備，簡化了工藝流程。

2.3 余熱鍋爐 AQC

AQC鍋爐設計為立式自然循環鍋爐，帶汽包，煙氣自上而下通過鍋爐，鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發器和省煤器，由于廢氣粉塵為熟料顆粒，具有較強的磨礪性，需設置預除塵器進行預收塵，另外為增大換熱面積，強化換熱效果，AQC鍋爐的傳熱管設計為螺旋翅片管形式（鰭片管）。

2.4 余熱鍋爐 PH

PH鍋爐設計為臥式強制循環鍋爐，帶汽包，設蒸發器和過熱器，煙氣在管外水平流動，受熱面為蛇形光管，上端固定在構架上，下端為自由端，并焊有振打裝置的連桿。由于PH爐入爐粉塵為生料粉，具有較強的粘附性，影響傳熱效果，故設計機械振打裝置對受熱面定期振打，使受熱面保持干凈無灰，從而保證了很高的傳熱效果。由于工作介質在傳熱管內是上下流動形式，無法利用其重度差進行自然循環，故需用兩臺強制循環泵進行給水的強制循環。

2.5 汽輪機

（1）汽輪機的作用是將余熱鍋爐產生的過熱蒸汽的熱能轉化為機械能從而帶動發電機發電的動力設備。

（2）汽輪機為減速式汽輪機，通過減速機后轉速為1500rpm，這樣汽輪機的整體尺寸較小，暖機和沖轉所需的時間較短，便于汽輪機停機后能夠在短時間內迅速再投入，適應窯系統工況的波動。針對汽輪機后幾級葉片水份較多、易發生水蝕現象的特點，在低壓部分特別設計了集水槽和疏水孔，充分利用轉子轉動的離心力分離水珠，避免水蝕。另在末兩級葉片前部覆蓋了一層特殊合金，以減輕水擊產生的損傷。

（3）汽輪機的調節系統采用電、液（壓）調節方式，感應機構為電磁式，執行機構為液壓傳動式。調節系統穩定可靠，保證了汽輪機在設計范圍內的任何工況下穩定運行。

（4）根據水泥廠余熱性質的特點，汽輪機的運行方式分為速度控制和壓力控制兩種方式。在汽輪機啟動過程中（提速及升負荷），以汽輪機轉速為主要控制參數，以保證汽輪發電機組正常并網；當機組達到額定負荷時，切換到壓力控制方式，這時以汽輪機入口蒸汽壓力為主要控制參數，調節機組輸出功率以保證壓力基本穩定，這種控制方式可適應廢氣余熱參數的變化，使整個系統具有較強的適應性和可靠性，并做到“熱盡其用”。機組出力超過限定值（約為額定功率的110%），自動開啟旁路閥，將部分蒸汽直接導入凝汽器，起到保護發電機組的目的。

2.6 發電機

（1）以某水泥廠4000t/d為例，發電機設計為全封閉內冷式三相交流同步發電機，勵磁方式采用無刷勵磁，額定輸出8，100kVA，極數4極，電壓6，300V，頻率50Hz，功率因數80%滯后，電流742A，空氣冷卻器采取水冷卻的方式。

2.7 DCS控制系統

整個余熱發電系統采用先進的DCS集散控制系統，現場的各種工藝參數通過傳感器轉化為電信號送至中央控制室，由計算機進行分析并在CRT上顯示。中控操作通過觸摸屏發出指令，調整各煙風閥門、汽水閥門的開度及設備的啟停等，使整個系統適應工況變化。自控系統能夠根據相關參數自動進行汽水系統的調整，系統的操作簡便可靠，并設有完善的報警和保護程序，使整個發電工藝系統能夠長期穩定運行。

3 結語

水泥窯純低溫余熱發電技術在實際的應用中具有良好的效果，為了優化系統結構和功能，應采用先進的技術對系統和設備進行改善，使系統能夠發揮出更好的作用，加強系統的運行效率，并且使造價降低，結合當前的先進設備的使用，低溫余熱發電技術得到了進一步的發展，為發電生產提供了有效的條件。

參考文獻

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