篦冷機循環鼓風技術在水泥窯余熱發電中的應用

（浙江長廣（集團）有限責任公司長廣企業服務分公司，浙江 313100）

篦冷機循環鼓風技術于2017年4月在長廣水泥公司得到應用，主要技術改造內容是，在窯頭排風機出口截取小于或等于100℃的廢氣，通過閥門控制，一部分進入煙囪外排，另一部分廢氣通過布置的專用保溫管道，引至篦冷機高壓風機進風口送入篦冷機。在此過程中，廢氣是循環介質，熱量是循環介質攜帶的對象。首先溫廢氣進入冷卻機與熟料進行熱交換獲得熱量成為熱廢氣，然后熱廢氣進入AQC 鍋爐再將所獲得的熱量全部傳遞給工質，該循環過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 篦冷機循環鼓風系統設計

篦冷機篦板采用三代篦板，不容易堵住進風口，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量需求，同時確保經濟效益，循環管道中的風量應與余熱鍋爐需求的風量基本相等。因此需要對原有的鼓風機就行改造，風壓可以保持不變，功率、風量都需要滿足實際要求，對風機的選型這里就不贅述了，結合長廣水泥公司實際，將原來的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---每小時通過循環風管的平均風量

QAQC---每小時進入AQC 鍋爐的風量

2 循環風管道的設計

2.1 管徑的設計

風量與風速的換算公式： Q1=V*S*3600

式中：V——出風口平均風速（m/s）

S——出風口通風面積 （m2）

2.2 循環風管長度及膨脹節的設置

管道長度具體長度可實際測量L1，由于循環風管溫度約為100℃，存在較大的溫差（與停窯時），需要考慮伸縮量。循環風管不考慮體積膨脹。

熱膨脹系數并非常數，而是隨溫度稍有變化，隨溫度升高而增大。

L1為原始長度，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

α＝ΔL/ΔTL1

依據膨脹量和線性膨脹系數對膨脹節進行選型，膨脹節盡量安裝在直線度最長路段。當兩種不同的材料彼此焊接時，應選擇具有相近α的材料。如相差比較大的α，焊接時由于膨脹的速度不同，在焊接處產生應力，降低了材料的機械強度和氣密性，嚴重時會導致焊接處脫落。

3 篦冷機循環風管保溫層設計

由于篦冷機循環風管道直徑較大，長度較長，為防止循環風散熱降溫，在篦冷機循環風管道施加體外保溫措施，具體做法是在循環風管道外側用180mm 方形稀土棉氈包裹，然后用0.8mm 鍍鋅鐵皮保護，通過采取體外保溫措施，使篦冷機循環風管道溫降控制在7℃以內。

4 篦冷機循環風管布置及閥門控制

為降低循環風管道阻力，管道布置應盡量取直，避免轉彎，確實有必要轉彎的地方，盡可能柔性轉彎，90°轉彎處用兩個45°彎組成，管道接口按吶叭口狀連接，距離盡量縮短，盡可能減少風壓損失，長廣水泥公司篦冷機主循環管道安置在G21 風機上方，再通過一個個支管連接到G21、G22、G23風機進風口。防止循環風對窯系統和熟料冷卻造成不良影響，在每個風機入口處增設閥門，可調節循環風和空氣的比例，由中控操作員根據篦冷機內的溫度情況（熟料的冷卻情況）就行控制。

5 篦冷機循環風改造投資

投資費用主要包括幾個調節閥門、其它板材、型鋼和保溫材料、管道安裝等，浙江長廣水泥公司2500t/d 生產線篦冷機循環風改造投資費38.8 萬元。

6 篦冷機循環風應用效果

此項技術改造可在窯系統正常運轉的情況下布置主管道的安裝，再利用檢修時間完成主管道和出風口的焊接，還有支管道和鼓風機入口出的連接和閥門的安裝，工期10 天。

6.1 入AQC 溫度及發電能力

篦冷機循環風投入使用后，鍋爐入口溫度提升，余熱發電量發現明顯提升，現對改造前后的數據羅列如下：

表1.2017年3月4～23日篦冷機未使用循環風時入AQC 溫度等參數

表2.2017年5月4～23日篦冷機使用循環風時入AQC 溫度等參數

表2.改造后各項生產數據統計表

表1與表2數據來自同一條生產線，工況幾乎無差異。

6.2 對熟料冷卻效果的影響

篦冷機使用循環風后，出中段篦床的熟料溫度略有升高，但由于更改了原來風機參數，提高了三段篦床的冷卻風量，另外增設的閥門也可調節風量比，因此出篦冷機熟料溫度變化并不是很大。

6.3 對熟料產量的影響

篦冷機使用循環風后，主要作用范圍在窯頭部，對窯生產系統的影響甚微，據統計入窯二次風的溫度略微升高，但變化并不明顯。截取生產的20天為一個周期進行平均比較，從耗煤量和孰料產量來看，沒有波動，可以看出 AQC 入口溫度平均提高 365.5℃-307℃=58.5℃，日平均發電提高95386.4-87745.5=7640.9Kwh，噸熟料提高發電量2.547Kwh/t，技術效果明顯。

6.3 效益分析

因使用循環風后增加的能耗0.8Kwh/t，若水泥窯年正常生產320 天，電價按0.75 元/Kwh，全年可產生純利潤約126 萬元，而項目改造投資僅用38.8萬元，投資回報率相當可觀。

7 結論

篦冷機循環鼓風技術是一項高效節能技術。通過在浙江長廣水泥公司2500t/d 水泥窯的篦冷機上應用，取得凈增噸熟料發電量 2.547kWh/t，投資回報率325%顯著技術經濟效果。從目前運行情況來看，篦冷機循環鼓風技術是成熟的、可靠的，并且隨著技術應用的不斷深入，篦冷機循環鼓風技術將為循環經濟發展做出突出的貢獻。