水泥純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：水泥純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是運(yùn)用水泥生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢氣來(lái)發(fā)電的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可明顯減少企業(yè)的能源使用數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。文章先介紹了純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，然后分析了該技術(shù)在水泥工業(yè)的應(yīng)用情況，純低溫余熱發(fā)電應(yīng)用雙壓技術(shù)情況，最后指出在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)取得的良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：水泥工業(yè)；純低溫余熱發(fā)電；玻璃企業(yè)；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TV541 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）27-0100-03

純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和大中型火力發(fā)電有所不同，其主要是利用回收水泥、鋼鐵等企業(yè)每天連續(xù)性地向大氣中排放<（300℃～400℃）的中低溫廢煙氣、蒸汽等低品位的熱量進(jìn)行發(fā)電，并將企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中生成的廢棄熱能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化形成電能，其實(shí)質(zhì)是一種變廢為寶的高效節(jié)能技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于低溫非標(biāo)汽輪機(jī)與高效換熱器，只有在這兩方面取得重大進(jìn)展，才可能降低企業(yè)生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 水泥純低溫余熱發(fā)電技術(shù)概述

1.1 原理

首先用除氧器將溫度為30℃的軟化水實(shí)施除氧，再用窯頭型號(hào)為AQC的鍋爐省煤器開始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到190℃時(shí)，將飽和水分成兩部分進(jìn)行處理。一部分放置在窯頭AQC鍋爐汽包中，通過(guò)過(guò)熱器處理后，形成規(guī)格為310℃、1.2MPa的熱蒸汽；另一部分則放置在窯尾SP鍋爐汽包內(nèi)，形成同樣規(guī)格的熱蒸汽。然后將這兩部分的蒸汽匯集在

一起放置在汽輪機(jī)中開始做功，確保乏冷進(jìn)入冷凝器，再用除氧器實(shí)施除氧，進(jìn)入下一個(gè)熱力循環(huán)。從窯尾SP鍋爐排出來(lái)的廢氣溫度能夠達(dá)到220℃，可當(dāng)作烘干的生料。

1.2 特點(diǎn)

純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的熱源品味較低，可直接用水泥工業(yè)中廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電不需補(bǔ)充燃料，這一點(diǎn)和常規(guī)火力發(fā)電有很大區(qū)別。并且在水泥工業(yè)中排出的廢氣和其他行業(yè)截然不同。（1）廢氣的品味較低，工況波動(dòng)很大。通常而言窯頭廢氣溫度在（250～350）℃之間，而窯尾的廢氣溫度在（320～400）℃之間。窯頭篦冷機(jī)的熱慣性較小，對(duì)窯況變化非常敏感，廢氣參數(shù)波動(dòng)較大，溫度波動(dòng)在（100～150）℃之間。但窯尾不同，窯尾系統(tǒng)熱容量非常大，廢氣參數(shù)較穩(wěn)定，熱慣性較強(qiáng)，溫度波動(dòng)通常低于15℃，熱差異在舊式篦冷機(jī)上表現(xiàn)更明顯。（2）水泥工業(yè)所排放的廢氣中通常含有大量的粉塵，且粉塵濃度較高，有強(qiáng)烈的腐蝕性。窯頭與窯尾的廢氣中含有的粉塵量存在明顯差異，其中窯頭廢氣中粉塵濃度達(dá)到（30～50）g/Nm3，且粉塵有較強(qiáng)的腐蝕性；窯尾廢氣中粉塵濃度達(dá)到（60～80）g/Nm3，且粉塵很粘。此外，純低溫余熱發(fā)電的整個(gè)系統(tǒng)能夠充分利用余熱，憑借窯頭、窯尾就可達(dá)到良好的應(yīng)用效果。

2 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用在水泥工業(yè)的分析

水泥工業(yè)作為中國(guó)目前典型的能源消耗產(chǎn)業(yè)，隨著地球上可利用資源越來(lái)越少，將會(huì)對(duì)水泥工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的影響。早在2004年，我國(guó)就出現(xiàn)了石油、水電及煤炭能源資源緊張的不良情況，特別是煤荒、電荒非常嚴(yán)重，在這種形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)的煤炭市場(chǎng)上出現(xiàn)了較多的劣質(zhì)煤，而以次充好的劣質(zhì)煤不但制約了發(fā)電企業(yè)的發(fā)展，還阻礙了國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)的生產(chǎn)、加工及發(fā)展。根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在2006年我國(guó)一整年水泥工業(yè)總產(chǎn)量達(dá)到9.4億噸，消耗煤礦資源達(dá)1.5億噸。在使用資源的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、廢氣，并且水泥工業(yè)中排放的粉塵數(shù)量占據(jù)我國(guó)所有工業(yè)行業(yè)排放粉塵量的40%左右；且二氧化碳的排放量占據(jù)我國(guó)所有工業(yè)行業(yè)排放二氧化碳量的20%左右，水泥工業(yè)的高排放量、高耗能對(duì)我國(guó)環(huán)保、能源均帶來(lái)了沉重的壓力，故需要改變這種單方面借助能源來(lái)生產(chǎn)的不良現(xiàn)狀，不斷改進(jìn)技術(shù)，保護(hù)環(huán)境，提高能源利用率。與此同時(shí)，新型干法水泥生產(chǎn)線技術(shù)的進(jìn)步，進(jìn)一步降低了水泥生產(chǎn)的熱耗程度，但存在明顯的問(wèn)題，窯頭熟料的冷卻劑與窯尾預(yù)熱器排放出大量的低于350℃的廢氣，廢氣熱量占整個(gè)水泥制作總耗熱量的30%左右，故仍需深入改進(jìn)技術(shù)，以更加充分利用廢氣，緩解水泥工業(yè)的生產(chǎn)壓力，在這種形勢(shì)下，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生了。這種技術(shù)可以運(yùn)用鋼鐵企業(yè)的煉鐵/鋼、燒結(jié)以及軋鋼、沖渣等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大批量低值或者廢棄的熱能發(fā)電，生產(chǎn)出熟料，余熱回收的發(fā)電率能夠達(dá)到（35～40）kW。假設(shè)每天生產(chǎn)3000噸熟料水泥窯，窯尾預(yù)熱器廢氣參數(shù)是330℃，176000標(biāo)m3/h；在窯尾烘干所用的廢氣溫度高達(dá)210℃，窯頭篦冷機(jī)總廢氣達(dá)到100000標(biāo)m3/h，約296℃。窯頭AQC與窯尾SP鍋爐所產(chǎn)生的高壓蒸汽來(lái)發(fā)電，這種純低溫余熱發(fā)電技術(shù)為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。若年產(chǎn)鋼鐵量達(dá)500萬(wàn)噸的企業(yè)都合理運(yùn)用發(fā)電余熱，那么1年可節(jié)約2億多度電量，進(jìn)一步促使企業(yè)增收8000多萬(wàn)元。鑒于應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的種種優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)家大力提倡推廣該項(xiàng)技術(shù)。

3 純低溫余熱發(fā)電應(yīng)用雙壓技術(shù)的分析

依照水泥窯余熱的具體條件，特別是窯尾的排煙溫度，分別是>230℃的雙壓系統(tǒng)，<230℃的雙壓系統(tǒng)，<200℃的雙壓系統(tǒng)，在上述三個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展形成了更復(fù)雜的熱力系統(tǒng)。在窯頭余熱鍋爐的高/低壓蒸汽段設(shè)置省煤器，此時(shí)余熱鍋爐的兩種壓力段省煤器出水溫度不同，運(yùn)用余熱變得更有針對(duì)性。但不足的是運(yùn)用溫度高、做功能力強(qiáng)的廢氣進(jìn)行生產(chǎn)高壓段余熱鍋爐給水，從熱量使用角度看是個(gè)較大的損失。加之水泥窯工況極易發(fā)生波動(dòng)，若用復(fù)雜的熱力系統(tǒng)則會(huì)促使電站的運(yùn)行、調(diào)節(jié)變得更加復(fù)雜。

3.1 余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的熱力學(xué)機(jī)理

能量守恒是熱力學(xué)第一定律，能量在轉(zhuǎn)移/轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，其總量保持不變。從這個(gè)理論角度看水泥窯余熱發(fā)電，其只能通過(guò)獲得較多的熱量才有可能獲得較多的余熱進(jìn)行發(fā)電。但是能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中有質(zhì)的不同，體現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)換的方向性，與一種能量轉(zhuǎn)變成另一種能量的功能。從水泥窯余熱發(fā)電的角度思考，可以說(shuō)只有廢氣的溫度足夠高才可能產(chǎn)生高參數(shù)的主蒸汽，進(jìn)而獲得很高的余熱發(fā)電能力。為了盡可能獲得充足的余熱發(fā)電量，水泥窯余熱發(fā)電用溫度較高的廢氣生產(chǎn)出高參數(shù)主蒸汽，再用低參數(shù)廢氣生產(chǎn)出低參數(shù)的熱水或者低壓蒸汽。endprint

3.2 鍋爐生產(chǎn)蒸汽相關(guān)理論

余熱鍋爐通常包括過(guò)熱器、蒸發(fā)器、鍋筒以及省煤器。鍋爐給水主要通過(guò)省煤氣吸收廢氣的預(yù)期，溫度提高后送至鍋筒中。鍋筒相當(dāng)于一個(gè)汽水共存的容器，鍋筒中的汽水混合物、或者通過(guò)蒸發(fā)器形成的飽和蒸汽再次經(jīng)過(guò)鍋筒，此時(shí)熱水在蒸發(fā)器中會(huì)吸收熱量，將飽和水轉(zhuǎn)變成飽和汽，在吸熱過(guò)程中，所有工質(zhì)的溫度并未發(fā)生明顯變化，只有少部分工質(zhì)因吸熱而發(fā)生了一定變化，在鍋筒內(nèi)部發(fā)生了汽水分離。鍋爐的飽和蒸汽由加熱器加熱后形成了符合要求的主蒸汽流入汽輪機(jī)進(jìn)行做功發(fā)電。其中工質(zhì)決定了主蒸汽形成產(chǎn)量的過(guò)程必須出現(xiàn)在蒸發(fā)器內(nèi)，在這個(gè)過(guò)程中，工質(zhì)出現(xiàn)相變，吸熱量非常大。針對(duì)放熱體即廢氣，它的溫度需大于熱力系統(tǒng)中的工質(zhì)，即存在一定的溫度差，當(dāng)鍋爐給水溫度通過(guò)加熱上升至飽和溫度時(shí)，在給水的溫度條件下連續(xù)吸熱逐漸汽化形成飽和蒸汽，而飽和的蒸汽在連續(xù)吸熱后又變成合格的過(guò)熱主蒸汽。煙氣流程呈現(xiàn)出線性下降的發(fā)展

趨勢(shì)，而窄點(diǎn)溫度差直接決定了換熱過(guò)程是否困難。

3.3 計(jì)算雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力

以某工廠為例，該工廠余熱條件：窯頭篦冷機(jī)中部取風(fēng)以后有153915m3/h的廢氣進(jìn)入窯頭余熱鍋爐，窯尾廢氣參數(shù)是342011m3/h進(jìn)入窯尾余熱鍋爐，要求其出口廢氣溫度≥200℃，用來(lái)烘干后續(xù)生料。對(duì)鍋爐生產(chǎn)單壓及雙壓的蒸汽計(jì)算余熱發(fā)電量，結(jié)果如下表1所示：

雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐產(chǎn)汽數(shù)量要比單壓系統(tǒng)低，它用窯頭溫度較低的廢氣余熱，窯尾主蒸汽段提供熱水，低壓蒸汽段的壓力很低促使鍋筒飽和溫度低，故給水溫度也較低，為了確保窯尾物料烘干的相關(guān)要求，必須降低雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐主蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)排煙系統(tǒng)和溫度與單壓系統(tǒng)相比較低，表明雙壓系統(tǒng)吸收了較多的熱量，且雙壓系統(tǒng)的發(fā)電量比單壓系統(tǒng)高很多。在生產(chǎn)低壓蒸汽的過(guò)程中，低壓段排煙溫度需要高于低壓蒸汽段鍋筒飽和溫度，再加上窄點(diǎn)溫度，則低壓段排煙溫度至少達(dá)到143℃，故需要進(jìn)一步約束低壓蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)因受到低壓蒸汽段排煙溫度的影響，導(dǎo)致低壓蒸汽段的蒸

汽產(chǎn)量較低，故雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力未必最高。

4 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用效益分析

在水泥工業(yè)中應(yīng)用的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，是以蒸汽為動(dòng)力進(jìn)行循環(huán)發(fā)電的技術(shù)，其未帶補(bǔ)燃鍋爐，在使用的整個(gè)過(guò)程中不必用燃料，故不會(huì)造成不必要的環(huán)境污染。同時(shí)，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)對(duì)于蒸汽參數(shù)的要求相對(duì)較低，操作起來(lái)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全系數(shù)高?？梢哉f(shuō)在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)可以有效降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前在水泥工業(yè)中主要采用的技術(shù)是：窯外分解新型干法水泥生產(chǎn)線配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。從企業(yè)發(fā)展的角度看，配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)有利于企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)利益。例如：一條3000噸/天的新型干法水泥生產(chǎn)線，窯頭與窯尾配備有余熱鍋爐，用的是凝汽式汽輪機(jī)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)效果為每小時(shí)的平均發(fā)電總量為3500kW，參照發(fā)電機(jī)組的真實(shí)規(guī)格，必須用3000kW的汽輪機(jī)組。某項(xiàng)目的總投資數(shù)額高達(dá)60萬(wàn)元，一年平均運(yùn)轉(zhuǎn)300多天，則1年的發(fā)電總量可達(dá)到2270萬(wàn)kWh。這種情況下和采用標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)相比，能夠節(jié)約1.3萬(wàn)噸的煤，減少約2.2萬(wàn)噸二氧化碳的排放量，然后除掉系統(tǒng)自身耗費(fèi)電量的10%，則每年供電量能夠達(dá)到1905萬(wàn)kWh，而1噸熟料的發(fā)電能力能夠達(dá)到26.5kWh。相比之下，應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)來(lái)發(fā)電，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)一共投資1962萬(wàn)元，外界購(gòu)電價(jià)格按照0.5元/kWh進(jìn)行計(jì)算，除去余熱電站供電所花費(fèi)的成本，則每噸熟料的成本大約能下降11.5元，進(jìn)一步降低了水泥工業(yè)生產(chǎn)成本，提升企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。固然純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資非常高，但在短短幾年中基本上可收回成本，可以說(shuō)構(gòu)建出低溫余熱電站，既能變廢為寶，充分利用能源，降低對(duì)環(huán)境的污染，又能增加企業(yè)受益，可謂一舉兩得。

5 結(jié)語(yǔ)

在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，一方面可利用水泥生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣發(fā)電，降低生產(chǎn)水泥過(guò)程中的能源消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加企業(yè)收益；另一方面，這項(xiàng)技術(shù)可減少?gòu)U氣中二氧化碳的排放量，降低廢氣中粉塵含量，有利于降低水泥工業(yè)對(duì)大氣環(huán)境的污染，保護(hù)當(dāng)前日益惡化的生態(tài)環(huán)境。由此可以推理，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)所取得的良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益促使其在未來(lái)水泥工業(yè)中必然會(huì)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)水泥工業(yè)的又好又快發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：賈剛（1958-），男，黑龍江哈爾濱人，中技國(guó)際工程有限公司工程師。endprint

3.2 鍋爐生產(chǎn)蒸汽相關(guān)理論

余熱鍋爐通常包括過(guò)熱器、蒸發(fā)器、鍋筒以及省煤器。鍋爐給水主要通過(guò)省煤氣吸收廢氣的預(yù)期，溫度提高后送至鍋筒中。鍋筒相當(dāng)于一個(gè)汽水共存的容器，鍋筒中的汽水混合物、或者通過(guò)蒸發(fā)器形成的飽和蒸汽再次經(jīng)過(guò)鍋筒，此時(shí)熱水在蒸發(fā)器中會(huì)吸收熱量，將飽和水轉(zhuǎn)變成飽和汽，在吸熱過(guò)程中，所有工質(zhì)的溫度并未發(fā)生明顯變化，只有少部分工質(zhì)因吸熱而發(fā)生了一定變化，在鍋筒內(nèi)部發(fā)生了汽水分離。鍋爐的飽和蒸汽由加熱器加熱后形成了符合要求的主蒸汽流入汽輪機(jī)進(jìn)行做功發(fā)電。其中工質(zhì)決定了主蒸汽形成產(chǎn)量的過(guò)程必須出現(xiàn)在蒸發(fā)器內(nèi)，在這個(gè)過(guò)程中，工質(zhì)出現(xiàn)相變，吸熱量非常大。針對(duì)放熱體即廢氣，它的溫度需大于熱力系統(tǒng)中的工質(zhì)，即存在一定的溫度差，當(dāng)鍋爐給水溫度通過(guò)加熱上升至飽和溫度時(shí)，在給水的溫度條件下連續(xù)吸熱逐漸汽化形成飽和蒸汽，而飽和的蒸汽在連續(xù)吸熱后又變成合格的過(guò)熱主蒸汽。煙氣流程呈現(xiàn)出線性下降的發(fā)展

趨勢(shì)，而窄點(diǎn)溫度差直接決定了換熱過(guò)程是否困難。

3.3 計(jì)算雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力

以某工廠為例，該工廠余熱條件：窯頭篦冷機(jī)中部取風(fēng)以后有153915m3/h的廢氣進(jìn)入窯頭余熱鍋爐，窯尾廢氣參數(shù)是342011m3/h進(jìn)入窯尾余熱鍋爐，要求其出口廢氣溫度≥200℃，用來(lái)烘干后續(xù)生料。對(duì)鍋爐生產(chǎn)單壓及雙壓的蒸汽計(jì)算余熱發(fā)電量，結(jié)果如下表1所示：

雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐產(chǎn)汽數(shù)量要比單壓系統(tǒng)低，它用窯頭溫度較低的廢氣余熱，窯尾主蒸汽段提供熱水，低壓蒸汽段的壓力很低促使鍋筒飽和溫度低，故給水溫度也較低，為了確保窯尾物料烘干的相關(guān)要求，必須降低雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐主蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)排煙系統(tǒng)和溫度與單壓系統(tǒng)相比較低，表明雙壓系統(tǒng)吸收了較多的熱量，且雙壓系統(tǒng)的發(fā)電量比單壓系統(tǒng)高很多。在生產(chǎn)低壓蒸汽的過(guò)程中，低壓段排煙溫度需要高于低壓蒸汽段鍋筒飽和溫度，再加上窄點(diǎn)溫度，則低壓段排煙溫度至少達(dá)到143℃，故需要進(jìn)一步約束低壓蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)因受到低壓蒸汽段排煙溫度的影響，導(dǎo)致低壓蒸汽段的蒸

汽產(chǎn)量較低，故雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力未必最高。

4 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用效益分析

在水泥工業(yè)中應(yīng)用的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，是以蒸汽為動(dòng)力進(jìn)行循環(huán)發(fā)電的技術(shù)，其未帶補(bǔ)燃鍋爐，在使用的整個(gè)過(guò)程中不必用燃料，故不會(huì)造成不必要的環(huán)境污染。同時(shí)，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)對(duì)于蒸汽參數(shù)的要求相對(duì)較低，操作起來(lái)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全系數(shù)高?？梢哉f(shuō)在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)可以有效降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前在水泥工業(yè)中主要采用的技術(shù)是：窯外分解新型干法水泥生產(chǎn)線配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。從企業(yè)發(fā)展的角度看，配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)有利于企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)利益。例如：一條3000噸/天的新型干法水泥生產(chǎn)線，窯頭與窯尾配備有余熱鍋爐，用的是凝汽式汽輪機(jī)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)效果為每小時(shí)的平均發(fā)電總量為3500kW，參照發(fā)電機(jī)組的真實(shí)規(guī)格，必須用3000kW的汽輪機(jī)組。某項(xiàng)目的總投資數(shù)額高達(dá)60萬(wàn)元，一年平均運(yùn)轉(zhuǎn)300多天，則1年的發(fā)電總量可達(dá)到2270萬(wàn)kWh。這種情況下和采用標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)相比，能夠節(jié)約1.3萬(wàn)噸的煤，減少約2.2萬(wàn)噸二氧化碳的排放量，然后除掉系統(tǒng)自身耗費(fèi)電量的10%，則每年供電量能夠達(dá)到1905萬(wàn)kWh，而1噸熟料的發(fā)電能力能夠達(dá)到26.5kWh。相比之下，應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)來(lái)發(fā)電，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)一共投資1962萬(wàn)元，外界購(gòu)電價(jià)格按照0.5元/kWh進(jìn)行計(jì)算，除去余熱電站供電所花費(fèi)的成本，則每噸熟料的成本大約能下降11.5元，進(jìn)一步降低了水泥工業(yè)生產(chǎn)成本，提升企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。固然純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資非常高，但在短短幾年中基本上可收回成本，可以說(shuō)構(gòu)建出低溫余熱電站，既能變廢為寶，充分利用能源，降低對(duì)環(huán)境的污染，又能增加企業(yè)受益，可謂一舉兩得。

5 結(jié)語(yǔ)

在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，一方面可利用水泥生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣發(fā)電，降低生產(chǎn)水泥過(guò)程中的能源消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加企業(yè)收益；另一方面，這項(xiàng)技術(shù)可減少?gòu)U氣中二氧化碳的排放量，降低廢氣中粉塵含量，有利于降低水泥工業(yè)對(duì)大氣環(huán)境的污染，保護(hù)當(dāng)前日益惡化的生態(tài)環(huán)境。由此可以推理，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)所取得的良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益促使其在未來(lái)水泥工業(yè)中必然會(huì)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)水泥工業(yè)的又好又快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張鄧杰.水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的分析及優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2009，8（9）.

[2] 李柱，劉哲.水泥窯純低溫余熱發(fā)電節(jié)能減排指標(biāo)簡(jiǎn)化算法[J].中國(guó)水泥，2009，8（9）.

[3] 劉長(zhǎng)毅.淺析水泥純低溫余熱發(fā)電原則熱力系統(tǒng)方案[J].硅谷，2009，7（11）.

[4] 劉賓.閃蒸余熱發(fā)電系統(tǒng)在中聯(lián)水泥南陽(yáng)分公司的應(yīng)用[J].水泥，2010，6（8）.

[5] 李耀亭.EMC模式在水泥項(xiàng)目節(jié)能減排中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011，4（3）.

[6] 葛煒.對(duì)水泥行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的思考[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2010，6（9）.

[7] 張雷.水泥行業(yè)節(jié)能減排綜合測(cè)評(píng)指標(biāo)體系的構(gòu)建[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，3（2）.

[8] 孔祥忠.余熱發(fā)電技術(shù)在中國(guó)水泥行業(yè)節(jié)能減排中的貢獻(xiàn)[J].中國(guó)水泥，2009，6（4）.

作者簡(jiǎn)介：賈剛（1958-），男，黑龍江哈爾濱人，中技國(guó)際工程有限公司工程師。endprint

3.2 鍋爐生產(chǎn)蒸汽相關(guān)理論

余熱鍋爐通常包括過(guò)熱器、蒸發(fā)器、鍋筒以及省煤器。鍋爐給水主要通過(guò)省煤氣吸收廢氣的預(yù)期，溫度提高后送至鍋筒中。鍋筒相當(dāng)于一個(gè)汽水共存的容器，鍋筒中的汽水混合物、或者通過(guò)蒸發(fā)器形成的飽和蒸汽再次經(jīng)過(guò)鍋筒，此時(shí)熱水在蒸發(fā)器中會(huì)吸收熱量，將飽和水轉(zhuǎn)變成飽和汽，在吸熱過(guò)程中，所有工質(zhì)的溫度并未發(fā)生明顯變化，只有少部分工質(zhì)因吸熱而發(fā)生了一定變化，在鍋筒內(nèi)部發(fā)生了汽水分離。鍋爐的飽和蒸汽由加熱器加熱后形成了符合要求的主蒸汽流入汽輪機(jī)進(jìn)行做功發(fā)電。其中工質(zhì)決定了主蒸汽形成產(chǎn)量的過(guò)程必須出現(xiàn)在蒸發(fā)器內(nèi)，在這個(gè)過(guò)程中，工質(zhì)出現(xiàn)相變，吸熱量非常大。針對(duì)放熱體即廢氣，它的溫度需大于熱力系統(tǒng)中的工質(zhì)，即存在一定的溫度差，當(dāng)鍋爐給水溫度通過(guò)加熱上升至飽和溫度時(shí)，在給水的溫度條件下連續(xù)吸熱逐漸汽化形成飽和蒸汽，而飽和的蒸汽在連續(xù)吸熱后又變成合格的過(guò)熱主蒸汽。煙氣流程呈現(xiàn)出線性下降的發(fā)展

趨勢(shì)，而窄點(diǎn)溫度差直接決定了換熱過(guò)程是否困難。

3.3 計(jì)算雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力

以某工廠為例，該工廠余熱條件：窯頭篦冷機(jī)中部取風(fēng)以后有153915m3/h的廢氣進(jìn)入窯頭余熱鍋爐，窯尾廢氣參數(shù)是342011m3/h進(jìn)入窯尾余熱鍋爐，要求其出口廢氣溫度≥200℃，用來(lái)烘干后續(xù)生料。對(duì)鍋爐生產(chǎn)單壓及雙壓的蒸汽計(jì)算余熱發(fā)電量，結(jié)果如下表1所示：

雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐產(chǎn)汽數(shù)量要比單壓系統(tǒng)低，它用窯頭溫度較低的廢氣余熱，窯尾主蒸汽段提供熱水，低壓蒸汽段的壓力很低促使鍋筒飽和溫度低，故給水溫度也較低，為了確保窯尾物料烘干的相關(guān)要求，必須降低雙壓系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐主蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)排煙系統(tǒng)和溫度與單壓系統(tǒng)相比較低，表明雙壓系統(tǒng)吸收了較多的熱量，且雙壓系統(tǒng)的發(fā)電量比單壓系統(tǒng)高很多。在生產(chǎn)低壓蒸汽的過(guò)程中，低壓段排煙溫度需要高于低壓蒸汽段鍋筒飽和溫度，再加上窄點(diǎn)溫度，則低壓段排煙溫度至少達(dá)到143℃，故需要進(jìn)一步約束低壓蒸汽產(chǎn)量。雙壓系統(tǒng)因受到低壓蒸汽段排煙溫度的影響，導(dǎo)致低壓蒸汽段的蒸

汽產(chǎn)量較低，故雙壓系統(tǒng)的發(fā)電能力未必最高。

4 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用效益分析

在水泥工業(yè)中應(yīng)用的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，是以蒸汽為動(dòng)力進(jìn)行循環(huán)發(fā)電的技術(shù)，其未帶補(bǔ)燃鍋爐，在使用的整個(gè)過(guò)程中不必用燃料，故不會(huì)造成不必要的環(huán)境污染。同時(shí)，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)對(duì)于蒸汽參數(shù)的要求相對(duì)較低，操作起來(lái)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全系數(shù)高?？梢哉f(shuō)在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)可以有效降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前在水泥工業(yè)中主要采用的技術(shù)是：窯外分解新型干法水泥生產(chǎn)線配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。從企業(yè)發(fā)展的角度看，配套純低溫余熱發(fā)電技術(shù)有利于企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)利益。例如：一條3000噸/天的新型干法水泥生產(chǎn)線，窯頭與窯尾配備有余熱鍋爐，用的是凝汽式汽輪機(jī)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)效果為每小時(shí)的平均發(fā)電總量為3500kW，參照發(fā)電機(jī)組的真實(shí)規(guī)格，必須用3000kW的汽輪機(jī)組。某項(xiàng)目的總投資數(shù)額高達(dá)60萬(wàn)元，一年平均運(yùn)轉(zhuǎn)300多天，則1年的發(fā)電總量可達(dá)到2270萬(wàn)kWh。這種情況下和采用標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)相比，能夠節(jié)約1.3萬(wàn)噸的煤，減少約2.2萬(wàn)噸二氧化碳的排放量，然后除掉系統(tǒng)自身耗費(fèi)電量的10%，則每年供電量能夠達(dá)到1905萬(wàn)kWh，而1噸熟料的發(fā)電能力能夠達(dá)到26.5kWh。相比之下，應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)來(lái)發(fā)電，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)一共投資1962萬(wàn)元，外界購(gòu)電價(jià)格按照0.5元/kWh進(jìn)行計(jì)算，除去余熱電站供電所花費(fèi)的成本，則每噸熟料的成本大約能下降11.5元，進(jìn)一步降低了水泥工業(yè)生產(chǎn)成本，提升企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。固然純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資非常高，但在短短幾年中基本上可收回成本，可以說(shuō)構(gòu)建出低溫余熱電站，既能變廢為寶，充分利用能源，降低對(duì)環(huán)境的污染，又能增加企業(yè)受益，可謂一舉兩得。

5 結(jié)語(yǔ)

在水泥工業(yè)中應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，一方面可利用水泥生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣發(fā)電，降低生產(chǎn)水泥過(guò)程中的能源消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加企業(yè)收益；另一方面，這項(xiàng)技術(shù)可減少?gòu)U氣中二氧化碳的排放量，降低廢氣中粉塵含量，有利于降低水泥工業(yè)對(duì)大氣環(huán)境的污染，保護(hù)當(dāng)前日益惡化的生態(tài)環(huán)境。由此可以推理，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)所取得的良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益促使其在未來(lái)水泥工業(yè)中必然會(huì)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)水泥工業(yè)的又好又快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張鄧杰.水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的分析及優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2009，8（9）.

[2] 李柱，劉哲.水泥窯純低溫余熱發(fā)電節(jié)能減排指標(biāo)簡(jiǎn)化算法[J].中國(guó)水泥，2009，8（9）.

[3] 劉長(zhǎng)毅.淺析水泥純低溫余熱發(fā)電原則熱力系統(tǒng)方案[J].硅谷，2009，7（11）.

[4] 劉賓.閃蒸余熱發(fā)電系統(tǒng)在中聯(lián)水泥南陽(yáng)分公司的應(yīng)用[J].水泥，2010，6（8）.

[5] 李耀亭.EMC模式在水泥項(xiàng)目節(jié)能減排中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011，4（3）.

[6] 葛煒.對(duì)水泥行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的思考[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2010，6（9）.

[7] 張雷.水泥行業(yè)節(jié)能減排綜合測(cè)評(píng)指標(biāo)體系的構(gòu)建[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，3（2）.

[8] 孔祥忠.余熱發(fā)電技術(shù)在中國(guó)水泥行業(yè)節(jié)能減排中的貢獻(xiàn)[J].中國(guó)水泥，2009，6（4）.

作者簡(jiǎn)介：賈剛（1958-），男，黑龍江哈爾濱人，中技國(guó)際工程有限公司工程師。endprint