水泥余熱發電窯頭取熱技術研究

周睿

摘要：隨著水泥行業的不斷發展，水泥余熱發電技術也在不斷成熟，而新干法水泥熟料生產線余熱發電技術在水泥行業中的應用力度在不斷增加。但是，如何避免二次風、三次風、以及生產其他用風對窯頭取熱技術的影響，是當前重點研究和解決的問題之一。對此，本文對水泥余熱發電窯頭取熱技術進行了研究分析，希望能夠為相關人員提供參考。

關鍵詞：水泥余熱發電;窯頭取熱技術

引言

我國是水泥生產和利用大戶，在每年的水泥生產中，需要消耗大量的能源。然而，在水泥生產線當中，水泥窯中產生的廢棄熱量不能被有效的利用，導致水泥熟料產生的三分之一熱量被浪費，嚴重影響了水泥行業的發展和相關企業的經濟效益。因此，相關企業人員要對水泥余熱發電窯頭取熱技術進行研究，使企業經濟效益能夠最大化，促進我國水泥行業技術水平的提高。

一、窯頭余熱分布和利用情況分析

在水泥余熱發電窯頭取熱技術當中，篦冷機是其中最重要的熱量回收設備。篦冷機，顧名思義是水泥熟料冷卻設備，其冷卻風從下由上吹入，對水泥的高溫熟料進行冷卻，并對其并對其產生的熱量進行回收。篦冷機對回收的熱量主要利用二次風、三次風等環節產生余熱，其中，二次風可以對窯內煤粉燃燒起到助燃的作用，三次風在助燃的基礎上，還具有分解爐內煤粉燃燒的作用，設備還利用部分熱風進行水泥余熱發電和物料烘干等。相關工作人員在充分了解窯頭余熱分布情況后，才能夠對其取熱技術進行有效的研究以及合理應用，有效提高我國水泥熟料能源的利用率，不僅能夠有效提高水泥企業的經濟效益，促進水泥行業的進步，還可以增加我國能源獲取途徑，從而加強資源節約型社會的建設。

窯頭取熱技術對余熱的利用，主要是在篦冷機內。首先，要根據廢氣溫度的不同對其進行分級，篦冷機中的每個風口對應的溫度不同。二次風的進入溫度大概在1100℃左右，主要在回轉窯對其中的燃料起阻燃作用，而三次風的溫度要在1000℃左右，其助燃作用發揮在分解爐內，加快燃料燃燒的分解效率，而對于溫度較低的熱風，如溫度在450℃左右的中熱風，其主要在窯頭爐中使水泥余熱發電技術發揮其發電作用，提高水泥熟料的能源利用率，而小于100℃的低溫熱風，其對熱力能源循環系統的作用較小，一般會經過凈化處理后排放在大氣當中。其余熱的利用情況會根據水泥企業的生產方式、空氣控制技術和生產現狀等因素產生一些差距，對此，相關工作人員的綜合素質和專業能力，要達到水泥余熱發電技術的要求，保證窯頭取熱技術的應用效率，提高水泥企業中水泥熟料的利用率。

二、窯頭余熱爐廢氣和熱風分析

在窯頭取熱技術當中，取熱的一般對象是低溫廢氣。窯頭余熱爐的排氣溫度一般設置在130℃上下，而在廢氣與熱風混合后，廢氣溫度會下降到小于100℃，再經過相關的凈化設備排放到空氣中。根據相關的調查結果顯示，進口溫度在350℃左右、80000m3/h的進口廢氣量，在排放時的溫度大概在100℃左右，其含有水泥熟料的粉塵含量為30g/m3，此排放廢棄量大概占水泥余熱發電系統的總量的15%～25%，并且其雜質含量較低，由此得出，水泥余熱發電的前景十分廣闊。

現階段，各大水泥企業也在逐步開展相關研究提高廢棄的利用率，主要從熱風風口位置、風量等方面，從取風技術方面來提高窯頭取熱技術水平。在對于用風窗口位置不同方面進行研究時，通過用風位置與窯頭的距離來計算溫度的變化。根據相關的調查結果，用風窗口的位置對熱風溫度的影響比較小，相關工作人員在對水泥余熱發電技術和窯頭取熱技術進行工藝設計時，可以減少此環節的設計投入精力，對技術當中的重難點問題進行研究，從而提高取熱的效率以及能源利用率。相關技術人員還要對風量進行研究，通過降低出風口的壓力，觀察其對風溫和負壓的影響，為水泥余熱發電技術和窯頭取熱技術設計人員提供有效參考，進而提高水泥行業的能源利用效率，并緩解企業面臨的用電壓力問題，促進我國水泥行業的穩步發展。

三、水泥余熱發電窯頭取熱技術的廢氣利用分析

隨著水泥行業的快速發展，水泥熟料熱量能源的回收利用得到了廣泛的關注，其熱力循環系統也在不斷優化調整。而水泥余熱發電技術在應用過程當中，其最主要的環節是窯頭取熱技術的應用。窯頭的技術水平的高低，決定了窯頭余熱爐低溫廢棄的利用效率。對此，相關工作人員要對水泥余熱發電的窯頭取熱技術的低溫廢氣利用進行分析，有效提高廢棄的利用效率，提高企業的經濟效益。

在窯頭取熱技術當中，純低溫余熱發電的應用存在著較大的爭議，其主要是對100℃左右的低溫廢氣進行利用。而一般水泥生產企業當中，100℃左右的廢氣應該是經過凈化后排進大氣的無用氣體，但是其在理論上具有低沸點質換熱的發電方案。從我國目前的技術水平來看，無法達到換熱工程的條件，因此，此項技術的利用情況較少，其經濟和實用性還有待商討，并且其技術發展還不成熟，許多企業還在對其進行研究和分析，尤其是在對其進行取熱時，如何使高溫氣體及時冷卻到對應溫度等問題還有待解決。部分企業經過實驗和研究后，對引風機出口進行了革新，一部分連接進風口，一部分連接排煙道，并分別設置閥門，對風量的大小進行掌控，從而改變風溫和負壓，使低溫廢氣的利用率得到有效提高。但是，此技術研究并不成熟，推廣力度和應用范圍較小。

廢氣余熱循環利用技術在水泥熱發電中的應用相對來說比較有廣泛，在取熱過程中，是將窯頭爐和篦冷機所排放的低溫廢氣利用引風機吸回篦冷機的中溫區域，再利用相關的加熱技術或氣體混合方式提高中溫區域的溫度，從而有效增加窯頭爐內的蒸汽產生量。根據相關的數據結果顯示，廢氣余熱循環利用技術夠有效增加取熱溫度，并使冷卻機內熟料的溫度保持在要求范圍內，不僅能夠保證窯頭取熱的溫度，還能夠提高蒸汽的產生量為水泥余熱發電提供有力保障。但是此技術還存在著部分缺陷，當前水泥行業中缺乏對其利用效率的研究和分析，無法對其缺陷進行調整和優化。

再以上兩種技術的發展基礎上，水泥行業在生產中提出了以補燃鍋利用水泥余熱進行發電或熱電聯合供能的方式。在取熱環節中，主要是對窯頭爐和窯尾爐的低溫廢氣進行收集，在熱風經過篦冷機出口后，與低溫廢棄混合共同吸入窯頭爐和窯尾爐當中，補燃鍋以循環流化床鍋爐作為設備，是窯爐產生的中壓飽和補充蒸汽整體進入補燃鍋中，從而產生大量的熱蒸汽，進而推動汽輪機轉動進行發電，或者形成熱電聯供模式。在窯頭、篦冷機和補燃鍋爐進行取熱時，相關工作人員要注意三者的連接點以及熱風和廢棄的進入位置以及融合情況，保證其溫度在要求范圍之間，從而促進水泥余熱發電技術水平的提高。以補燃鍋進行發電或熱電聯供的方案具有水泥熟料利用率高、能源以及熱量循環系統穩定的優勢，但是其所用的燃料比較劣質，氣體排放的要求與環境友好型社會建設理念相悖，對此，相關技術人員還要對此方案進行進一步優化，再提高能源利用效率的同時，避免對環境造成污染和破壞。

四、結論

總之，水泥余熱發電窯頭取熱技術的研究，不僅能夠保證熱風以及廢棄余熱溫度，還能夠有效提高廢氣的利用效率，為企業的生產和生活提供電力資源，降低企業的投入成本，保證企業的可持續發展。

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