关于水泥窑纯低温余热发电技术及经济性的探究

蔡栋

山东鲁碧建材有限公司 山东莱芜 271100

在水泥熟料生产线余热发电系统中使用空冷技术与水冷技术的主要区别在于，使用空冷岛代替了循环冷却塔系统，因为余热发电系统循环冷却水量一般在1000t/h～2000t/h，循环水系统补水量在2%-3%之间，循环水泵和冷却塔风机运行电耗是发电系统主要自用电耗，因此在一些缺水地区，空冷技术成为水冷方式的替代选择。但是采用空气直接冷却汽机乏汽的冷却效率要低于水冷方式，因此采用空冷技术时，在其他配置不变的情况下，发电量会一定程度的降低，同时空冷岛系统投资相对于循环冷却系统要高出很多。因此，我厂采用水冷技术，两台运行，一台备用[1]。

1 发电系统的设计及运行状况

2010年12月，我公司建设投产了一条4800t/d新型干法水泥熟料生产线，并同步建设了与水泥生产线相配套的9MW纯低温余热发电系统。发电系统设计为窑头余热锅炉从窑头篦冷机中部两级取风，Ⅰ段风量59000m3（标）/h，温度420℃，Ⅱ段风量161000m3（标）/h，温度338℃；窑尾余热锅炉从窑尾预热器C1风管取风，风量360000m3（标）/h，温度310℃。窑头余热锅炉分为四段，其中一段为公共主蒸汽段，蒸汽来自窑头主蒸汽段及窑尾余热锅炉主蒸汽，合并后生产0.689MPa-367℃-40.5t/h的过热蒸汽，二段为窑头余热锅炉单独蒸汽段，生产0.79MPa-420℃-25.7t/h的过热蒸汽，三段为低压蒸汽段，生产0.1MPa-180℃-1.5t/h的低压饱和蒸汽。四段为窑尾余热锅炉生产0.66MPa-290℃-14.8t/h的过热蒸汽。窑头、窑尾余热锅炉产生的过热蒸汽共同进入余热锅炉一段，作为汽轮机的主蒸汽。窑头余热锅炉产生的二次蒸汽作为汽轮机的补汽，共同推动汽轮机做功。做功后的乏汽通过冷凝器冷凝成水，凝结水经凝结水泵进入轴封加热器，再经给水泵为窑头余热锅炉省煤器提供给水，形成完整的热力循环[2]。

2 水泥窑纯低温余热发电技术经济性措施

2.1 余热利用理解有误，片面追求发电量

有的企业受余热发电设计、设备制造单位的误导，没注意熟料的热耗，片面追求单位熟料的发电量。我们知道余热发电是将水泥熟料生产过程中产生的、并且水泥熟料生产过程本身已不能再利用的余热回收从而转化为电能的技术，余热发电的设置应该遵循以下原则：不影响水泥熟料生产，不增加水泥熟料生产的热耗和电耗；不改变水泥熟料生产用原、燃料烘干的热源；不改变水泥熟料的生产工艺和设备。对水泥熟料生产来说节能就是节约煤耗和电耗。而余热发电系统的设置则是废热的利用，是一种被动的节能行为。因此，企业首先要考虑的是：能源消耗是否合理，即能耗是否降到合理水平。最后才是考虑把产生的余热尽量利用。

2.2 蒸汽输送过程损失大，发电量低

对于窑头、窑尾余热锅炉到汽轮发电机房的距离远，蒸汽在输送过程中损失较大，发电量偏低的熟料生产企业，通过选用优质的保温材料，增加保温层的厚度等，可以最大限度地减少蒸汽输送过程中的热量损失，提高发电量。利用大修时间将蒸汽输送管道的保温材料进行了更换，用保温性能更好的硅酸铝纤维（导热系数0.032W/m·K）毡替代原用的岩棉（导热系数 0.045W/m·K）进行保温，并将保温层的厚度由 30mm 增加到 50mm。

2.3 冷却循环水泵的升级改造

我厂原设计三台冷却水泵，两台运行，一台备用。当冷却水泵出口阀门全开时，对应的电机电流是226A。在保证冷却效果跟水量基本一致的前提下，在大修期间做出技术改造，原来正常运行的两台水泵（P1，P2）被一台水泵P3代替，P3电流为370A。经粗略计算，此改造项目每年可节省13万余元。

2.4 真空系统的改造

我厂原设计运用射水泵来维持真空，但是为了维持一定的真空度，射水泵电流偏大，消耗的水量也较多，射水抽气器也有故障。我们通过对比匹配，发现真空泵有自己的优势，耗电量减少近一半，水资源也节约了，运行更加稳定顺利。于是我们利用大修机会，将真空泵加入真空系统中，真空泵投入运行，射水泵留作备用。这样不仅提高了经济性，安全顺行也上了双保险[3]。

2.5 优化操作

（1）加强与窑中控的协调，通过稳定篦冷机料层、调整篦速、观察熟料结粒，最大限度的释放余热。（2）关注煤粉温度，尽量减少冷风阀的开启，将中温段当冷风阀使用。（3）缩短开机时间。大窑投料前完成带锅炉、管道暖管、真空建立、冲转等一系列准备工作，大窑投料后尽快并网发电。（4）开停机杜绝空转设备运行，做到及时开停。（5）在阶梯电价的波谷或平均时间开启滤油机、排污等。

3 结语

由于余热锅炉运行环境特殊，温度、压力以及腐蚀性介质使其相应部件具备或产生多种腐蚀的条件。除低温腐蚀外，还有汽水腐蚀、溶解氧腐蚀、氢腐蚀、游离CO2腐蚀、沉积物垢下腐蚀、灰垢腐蚀、应力腐蚀等。只有充分认识产生这些腐蚀的原因，才能采取有效的预防措施、进行综合治理，使锅炉免遭腐蚀破坏。提高效率、节约成本是制造型企业非常关注的问题，而除了制定科学的人文管理模式，企业更多地是要依赖品质优、使用寿命长的机械设备，以及领先的科学技术运用作支撑。