試論提高水泥窯余熱發(fā)電量的優(yōu)化措施

劉翠平

摘 要：近年來，水泥窯余熱發(fā)電作為一種近代研發(fā)出來的發(fā)電方式，受到了許多節(jié)能環(huán)保專家和企業(yè)的推崇，在各種工程中都有著或大或小的運用。為此，本文主要就提高水泥窯余熱發(fā)電量的優(yōu)化措施，作了具體的分析，以供廣大同仁參考借鑒。

關(guān)鍵詞：水泥窯；余熱發(fā)電；優(yōu)化措施

引 言：目前，從我國水泥窯余熱發(fā)電的大體現(xiàn)況來看：和西方某些國家相比較我國水泥窯余熱發(fā)電起步較晚，發(fā)展史較短。雖然近年來由于我國對能源再利用的高度重視，水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)有了極大的進展。然而，我們必須要認(rèn)識到，目前我國的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)在關(guān)鍵地方仍然沒有突破，很多技術(shù)性依舊正處于攻克階段。

1 水泥窯余熱發(fā)電優(yōu)化設(shè)計原則

1.1 嚴(yán)格遵循熱電原則。在正式啟動水泥窯余

熱發(fā)電系統(tǒng)時，我們必須對水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)中的各個參數(shù)進行計算，確保水泥窯產(chǎn)生的熱量最終都運用到了水泥窯余熱發(fā)電的換熱裝置中，不會出現(xiàn)多余的能源浪費，或者不切實際的熱電轉(zhuǎn)換率，水泥窯提供了多少熱能，水泥窯余熱發(fā)電裝置就利用了多少的熱能。

1.2 余熱發(fā)電系統(tǒng)必須足夠穩(wěn)定

作為水泥窯中的附加系統(tǒng)，水泥窯的余熱發(fā)電系統(tǒng)必須有足夠高的穩(wěn)定度。一方面，確保水泥窯在工作時的偶發(fā)性超溫不會影響到水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，即水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的最高溫度必須高于水泥窯在工作時的高溫閾值。另一方面，水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)時，也不能對水泥窯的正常運行產(chǎn)生各方面的影響，以造成工程任務(wù)難以按時完成。

2水泥窯余熱發(fā)電優(yōu)化措施

2.1充分利用水泥窯余熱措施

（1）雙壓技術(shù)

首先，我們必須要理解雙壓技術(shù)的概念，雙壓技術(shù)，作為近代研發(fā)出的一種全新的熱能搜集技術(shù)，它摒棄了傳統(tǒng)熱能搜集技術(shù)中所存在的能量壓縮率低、工藝復(fù)雜、耗能高和二次污染重等方面的缺點擁有能量轉(zhuǎn)運率效率高、污染小等方面的優(yōu)勢。雙壓技術(shù)，顧名思義，即對高低溫蒸汽進行分流處理，利用熱能學(xué)的相應(yīng)流體特征，對兩種有差異的溫度氣體的流動，通過這種流體的自然流動加上外界極其所產(chǎn)生的壓力，對熱能氣體進行兩次壓縮，最終達(dá)到迅速轉(zhuǎn)運氣體的技術(shù)。

為了更為科學(xué)地研究出這種雙壓技術(shù)在實際生產(chǎn)中的作用，通過對現(xiàn)代最通用的普通水泥窯進行了對照試驗，一個采用老式的壓縮技術(shù)，另一個水泥窯余熱發(fā)電利用新式的雙壓技術(shù)，在類似環(huán)境，相同溫度，相同時間里同時對500kg水泥進行操作，并同時啟用相同結(jié)構(gòu)的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)。最終結(jié)果顯示所產(chǎn)生的電能，采用了雙壓技術(shù)的水泥窯的余熱發(fā)電量要比老式壓縮技術(shù)的水泥窯余熱發(fā)電量高32%。這表明了雙壓技術(shù)的使用的確能夠提高水泥窯余熱發(fā)電水平。

除此之外，隨著現(xiàn)代水泥工藝的不斷發(fā)展，雙壓技術(shù)也不止減少運作能量這一方面的內(nèi)容來提高水泥窯余熱發(fā)電裝置的熱電轉(zhuǎn)換率，同時，它還可以運用在水泥窯的煙塵排出管道中。雙壓技術(shù)運用到煙塵排出管道中，能夠大大降低煙塵污染對于外界環(huán)境所造成的熱污染。另一方面，雙壓技術(shù)的運用使得煙塵管道中的熱能可以得到再次搜集和利用，防止由于煙塵的排出帶走多余的熱量，這也是近代對于雙壓技術(shù)的一個極大方面的拓展和延伸。

（2）循環(huán)再利用窯頭鍋爐排煙

在現(xiàn)在的余熱發(fā)電系統(tǒng)中窯頭鍋爐排煙的流程一般是經(jīng)除塵裝置后由窯頭排風(fēng)機排入大氣，排煙溫度大約在100℃左右，熱量并沒被有效利用。其實這部分的熱量是可以很好的加以利用的。利用循環(huán)風(fēng)管道把將要排到大氣的煙氣接入篦冷機下冷卻風(fēng)機入口，可以把進入窯頭鍋爐的煙氣溫度提高20℃～50℃，使余熱發(fā)電量大幅度增加。循環(huán)再利用窯頭鍋爐排煙系統(tǒng)中，循環(huán)風(fēng)管道接入篦冷機二段和三段前部的冷卻風(fēng)機入口，這樣不會對水泥熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響。

窯頭排煙的循環(huán)再利用雖然增加了發(fā)電量，同時也提高了冷卻風(fēng)機功耗，這是其不利的因素。不過它產(chǎn)生的發(fā)電量的增加要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所帶來的不利影響，循環(huán)風(fēng)管道投資成本較低而且安裝也方便，所以窯頭排煙對風(fēng)的循環(huán)再利用是一個重要舉措去提高余熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力，而且效果在高寒地區(qū)更為明顯。

（3）優(yōu)化煤磨取風(fēng)工藝

煤磨，作為水泥窯中一個極為重要的工藝步驟，它不僅僅是水泥窯在水泥工藝中起到舉足輕重的一個環(huán)節(jié)，同時，也是水泥窯中大量熱能損耗的一個環(huán)節(jié)，對這個環(huán)節(jié)點的相應(yīng)工藝進行優(yōu)化，是極為有必要的。對于目前大多數(shù)水泥窯中煤磨工藝中所需要的熱量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥窯實際所提供的煤磨工藝所需熱量，這樣的巨大溫差往往直接導(dǎo)致了水泥窯在煤磨在運行這個步驟中熱量的損耗，對于這種問題，可以在供給煤磨的熱風(fēng)提供步驟中參雜少數(shù)的冷空氣，從而降低這一步驟中的熱能損耗，而冷熱空氣的對流產(chǎn)生流體動力，可以對多余的熱量進行相應(yīng)的作用，最終使水泥窯余熱發(fā)電裝置的余熱利用率大大提高，回收到更多的電力資源。

（4）窯筒體輻射熱利用

窯筒體表面溫度大約在 300℃～400℃，并每時每刻在向周圍輻射熱量，所以可以在窯筒體周圍設(shè)置輻射換熱面來回收部分的熱量。窯筒體表面的溫度不是太高，加上溫度的四次方與輻射換熱能力成正比，如果單靠輻射的熱量是不足產(chǎn)生高溫蒸汽，難以將這部分的熱量用來發(fā)電。目前看來，主要是采用一套獨立的水循環(huán)系統(tǒng)，把窯筒體輻射產(chǎn)生的熱水用來對外供熱水或采暖，這樣可以帶來巨大的經(jīng)濟效益。

2.2 提高余熱發(fā)電系統(tǒng)效率措施

（1）安裝公共過熱器

研究結(jié)果表明，在一定程度內(nèi)，對于某一個穩(wěn)定的水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)來說，其所處環(huán)境的溫度和適度差越大，相應(yīng)的系統(tǒng)的發(fā)電效率也就越高。因此，我們可以利用這個理論，適度使水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)所處環(huán)境過熱，最后引起相應(yīng)的水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電率最大化。

這一理論我們主要通過公共過熱器這一裝置來實現(xiàn)，一般來說，普通水泥窯的窯尾鍋爐的溫度在290℃～340℃左右，最終排出的氣體的余熱也和這個工作溫度相差無幾。加上公共過熱器的裝置后，可以將窯尾鍋爐的溫度提升到400℃左右，在這個溫度下，水泥窯仍然能夠正常的運轉(zhuǎn)。但是，對于水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)來說，這一措施的采用卻能夠極大的提高水泥窯余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率，蒸汽溫度的升高，能夠有效提高其相應(yīng)工作效率，而不影響水泥窯自身的正常運轉(zhuǎn)和工作情況。

（2）提高凝汽器真空度

一般來說，水泥窯發(fā)電裝置所排出的余熱氣體的蒸汽濕度越低，最后對于水泥窯余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率的提升也就越快，反之亦然。因此，在設(shè)計相應(yīng)的水泥窯余熱發(fā)電時，我們對于凝汽器的真空度的提高方式主要有以下三種：①增加抽干器的工作效應(yīng)。蒸汽抽干器的作用主要是使余熱發(fā)電裝置運轉(zhuǎn)的過程中所產(chǎn)生的氣體濕度不至于過高而影響其工作的正常運行，抽干器的作用也影響凝汽器的工作效率。②采取膠球清洗裝置。膠球清洗裝置的適度使用，一方面可以減少冷熱端之間的溫差，減少溫度轉(zhuǎn)換過程中凝汽器積存物的產(chǎn)生；另一方面，可以降低凝汽的相應(yīng)溫度，提高凝汽器的工作效率。③設(shè)計出實際合理的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，在循環(huán)冷卻系統(tǒng)的實際投入運行之前必須進行嚴(yán)格的計算，防止由于冷凝水過多最后導(dǎo)致凝汽器的運行效率低下。

3 結(jié)束語

總之，隨著水泥窯生產(chǎn)線越來越廣泛的運用到現(xiàn)代生活生產(chǎn)之中，如何開發(fā)出更為科學(xué)高效的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，如何運用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)對水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)進行優(yōu)化，這是我們在日后必須努力進一步研究的問題。

參考文獻：

[1]王乃同. 余熱發(fā)電生產(chǎn)應(yīng)該注意的幾個問題[J]. 水泥. 2009（12）.

[2]王維. 余熱發(fā)電節(jié)能新寵[J]. 水泥工程. 2005（02）.

[3]賈華平. 淺談水泥廠余熱發(fā)電的考核[J]. 新世紀(jì)水泥導(dǎo)報. 2012（03）.