水泥余熱發(fā)電的工藝設(shè)計(jì)及熱力循環(huán)系統(tǒng)

張愛民

新疆青松建材化工（集團(tuán)）股份有限公司，新疆阿克蘇 843005

水泥余熱發(fā)電的工藝設(shè)計(jì)及熱力循環(huán)系統(tǒng)

張愛民

新疆青松建材化工（集團(tuán)）股份有限公司，新疆阿克蘇 843005

隨著近年來綠色經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一系列利用資源進(jìn)行再循環(huán)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)迅速的發(fā)展起來。利用水泥的余熱發(fā)電就是其中之一，本文就從水泥余熱發(fā)展的相關(guān)知識出發(fā)，結(jié)合相關(guān)的案例進(jìn)行分析，從而深入的探討和論述了水泥余熱發(fā)電工藝設(shè)計(jì)和熱力循環(huán)系統(tǒng)等問題。

.水泥余熱發(fā)電；工藝設(shè)計(jì)；熱力循環(huán)；系統(tǒng).

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，充分有效的利用各種資源成了行業(yè)發(fā)展的趨勢。在水泥工業(yè)的發(fā)展過程中，我國取得較大的進(jìn)步，這不僅表現(xiàn)在技術(shù)工藝上，同時(shí)也表現(xiàn)在產(chǎn)量上。長期以來，我國水泥工業(yè)的總產(chǎn)量一直占據(jù)世界第一的地位，水泥工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模在一步步的擴(kuò)大。但是，作為一個(gè)較為傳統(tǒng)的、能耗較高的行業(yè)，其資源沒有得到更加充分的利用，開發(fā)的程度仍然不夠，特別是對水泥在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的余熱上，在這方面還沒有很好的進(jìn)行開發(fā)利用。作為重要的能源，水泥工業(yè)生產(chǎn)中的余熱大有循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展的作用。而我國的相關(guān)部門也做了相關(guān)的探索和研究，這主要體現(xiàn)在利用水泥余熱進(jìn)行發(fā)電，在這個(gè)過程中，我們主要經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段。

最初主要是通過恢復(fù)中空干法水泥窯的高溫廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電。但水泥窯的熟料熱耗雖然很高，發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率卻很低。后來又轉(zhuǎn)向于新型干法窯上，通過補(bǔ)燃技術(shù)進(jìn)行輔助，從而進(jìn)行發(fā)電。而近年來的發(fā)電工藝技術(shù)主要投向于從純PC窯低溫廢氣的余熱發(fā)電技術(shù)上，在這個(gè)過程中不再需要補(bǔ)燃，這樣一來就相對的回收了更多的電能。與此同時(shí)，這一過程也更加的節(jié)能和環(huán)保。

1 對水泥余熱發(fā)電工藝的設(shè)計(jì)和探索

一般而言，水泥余熱發(fā)電的系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)兩部分組成。其中煙氣系統(tǒng)包括窯頭爐（AQC爐）以及窯尾爐（SP爐），在熟料的冷卻機(jī)廢氣出口和窯頭的點(diǎn)收塵器之間，我們安裝設(shè)置窯頭爐，而在窯尾高溫風(fēng)機(jī)和燒成窯尾這二者的中間安裝窯尾爐，他們一般均采用上進(jìn)側(cè)出的廢氣流程，循環(huán)方式為自然循環(huán)。

對于水泥余熱發(fā)電工藝的設(shè)計(jì)，我們一般從它的流程上進(jìn)行分析和探索，就目前的生產(chǎn)流程來看就是要準(zhǔn)確的分析每一個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)其不同的特點(diǎn)開展下一步的規(guī)劃和工藝設(shè)計(jì)。在這個(gè)過程中，熟料冷卻機(jī)的出口一般產(chǎn)生出廢氣，而一旁的引風(fēng)機(jī)恰好對其進(jìn)行抽動(dòng)吸引，在這個(gè)引力之下，廢氣可以從AQC爐的頂部進(jìn)入中間的爐膛，這樣一來就可以完成一個(gè)自下而上的循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)而進(jìn)行一個(gè)逆向的熱量交換。而要實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝的循環(huán)我們就要開展以下的幾種設(shè)計(jì)：

1）對通過逆向熱量交換的工質(zhì)進(jìn)行分解和利用，因?yàn)橥瓿赡嫦驘崃拷粨Q的工質(zhì)一般會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)蒸汽，他們的參數(shù)一般不同，根據(jù)參數(shù)的不同可以分為主蒸汽以及補(bǔ)充蒸汽。對這兩種蒸汽進(jìn)行利用，一方面要讓主蒸汽進(jìn)入相應(yīng)的主蒸汽母管補(bǔ)充蒸汽補(bǔ)入汽輪機(jī)的中間；

2）對于來自燒成窯尾預(yù)熱器中的廢氣，一般要在送風(fēng)機(jī)的抽動(dòng)和吸引之下，從SP爐的頂部經(jīng)過，從而進(jìn)入中間的爐膛，進(jìn)行逆向熱量的交換，工質(zhì)吸取熱量后產(chǎn)主蒸汽，進(jìn)入主蒸汽母管。而出自于SP爐的廢氣送入原料磨中，然后對生料進(jìn)行后續(xù)的烘干工作，汽輪機(jī)主進(jìn)汽可以從主蒸汽母管中獲得，做完功的乏汽則要進(jìn)入凝汽器，之后我們對其進(jìn)行冷卻。對于凝結(jié)水，一般由凝結(jié)泵送入處于真空狀態(tài)的除氧器，經(jīng)過除氧的加熱產(chǎn)生主給水，主給水經(jīng)給水泵就要送入AQC爐省煤器再次進(jìn)行加熱。待加熱至到飽和得狀態(tài)后就要分三路進(jìn)入AQC爐高以及低壓汽包和SP爐高壓汽包中間。而進(jìn)入SP爐汽包的飽和水經(jīng)各級蒸發(fā)器再次與過熱器被加熱成過熱的主蒸汽，這樣一來就完成了整個(gè)工藝的一個(gè)基本循環(huán)，這樣的設(shè)計(jì)也較為科學(xué)合理，也更加的有效。

2 水泥余熱發(fā)電的熱力循環(huán)系統(tǒng)

經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，我國水泥余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)一般包括四個(gè)方面，這4個(gè)方面經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展也各自形成了四種不同的模式，下面我們就對其進(jìn)行相關(guān)的分析：

1）單壓系統(tǒng)。這一系統(tǒng)總體而言就有比較多的優(yōu)點(diǎn)和長處，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的構(gòu)成上，它一般比較的簡單，所以運(yùn)作起來也就比較容易，效率比較高。這一系統(tǒng)通常是是水泥余熱發(fā)電中普遍采用的熱力系統(tǒng)。不過，這一系統(tǒng)也存在不足的地方，單壓系統(tǒng)AQC鍋爐的省煤器水量一般是AQC鍋爐和SP鍋爐兩者的總給水量，所以一旦冷卻機(jī)的廢氣溫度較高時(shí)，就不能降低AQC鍋爐廢氣排出的溫度，從而導(dǎo)致冷卻機(jī)廢氣的總能下降；

2）閃蒸系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要由單壓系統(tǒng)發(fā)展而來，通常主要應(yīng)用熱力學(xué)上的閃蒸機(jī)理，它根據(jù)廢氣余熱品質(zhì)的不同而生產(chǎn)一定壓力的主蒸汽和熱水，主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽口，閃蒸系統(tǒng)提高了發(fā)電功率，但其運(yùn)行調(diào)整不方便，設(shè)備投資和站用電率也較高，系統(tǒng)散熱和電耗較多；

3）雙壓系統(tǒng)。主要是通過設(shè)置AQC雙壓鍋爐得以實(shí)現(xiàn)。通常余熱鍋爐生產(chǎn)出壓力較高的蒸汽后，煙氣的溫度會(huì)降低，余熱的品質(zhì)下降，根據(jù)低溫?zé)煔獾钠肺?，再生產(chǎn)低壓蒸汽。總之，雙壓系統(tǒng)提高了余熱資源的利用率，但是它的投資成本高；

4）復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)復(fù)合循環(huán)熱力系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要是適用于熱耗相對較低的生產(chǎn)線。因?yàn)樵赟P鍋爐產(chǎn)生飽和蒸汽或低過熱度的過熱蒸汽，這樣就將SP鍋爐主汽傳送到AQC鍋爐的聯(lián)合過熱器進(jìn)行過熱。在這一過程中，較高溫度的廢氣用于過熱和蒸發(fā)器，而相對較低溫度的廢氣就用于加熱給水或者是用于閃蒸，從而實(shí)現(xiàn)了對廢氣的高效利用。

總之。水泥的余熱發(fā)電工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，有著較好的盈利能力和一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，生產(chǎn)過程中不會(huì)產(chǎn)生任何新的環(huán)境污染，能夠有效減少對廠區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境污染，具有良好的環(huán)境效益。我國在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)積累了一定的建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但是在如何提高余熱利用水平，提高純低溫余熱發(fā)電量，還需要進(jìn)一步的探索。水泥余熱發(fā)電工程作為一個(gè)利廢、節(jié)能并具有良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目，具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]宋智晨.中國余熱發(fā)電市場調(diào)研報(bào)告2010[R].中投顧問，2010.

[2]張富.水泥工業(yè)純低溫余熱電站的技術(shù)與裝備[J].水泥技術(shù)，2004(3).

[3]霍光云.余熱回收[M].天津科學(xué)技術(shù)出版社，1985(5).

[4]劉紀(jì)福，等.實(shí)用余熱回收利用技術(shù)[M].機(jī)械工藝出版社，1993(12).

TM617

A

.1674-6708（2011）52-0148-01