试论水泥窑纯低温余热发电技术特点

许正韬

摘 要：纯低温余热发电技术在水泥窑应用中有着重要的作用，能够将废弃的余热转化为电能，有效的实现了节能减排的目的，具有良好的经济效果。本文对水泥窑纯低温余热发电技术特点进行了分析，作为参考。

关键词：锅炉；纯低温余热发电技术；特点

引言

水泥窑纯低温余热发电技术在生产企业运行中起到了有效的作用，能够通过水泥熟料产生的余热进行发电，使发电过程中产生的污染减少，在建设中包括窑头和窑尾的锅炉和汽轮发电机组，可以充分的进行发电，和水泥有效配合，提升余热的利用率。这项技术在实际应用中可以达到节能减排的目的，有着重要作用。

1 纯低温余热发电技术概述

水泥厂的纯低温余热发电系统将水泥熟料进行煅烧，使用余热锅炉将其中排放出的废气余热进行回收，将这部分物质加热之后产生蒸汽，使汽轮发电机组开始运行，并且最终产生电能。在结构捉弄过包括汽轮发电机、余热锅炉、DCS控制设备和循环冷却设备等，使用中比较简便，同时易于管理，能够使余热得到充分利用，不需要其他的能源，同时减少污染。

2 纯低温余热发电技术特点

2.1 水泥厂余热资源的特点是：流量大，品位较低。

以某水泥厂4000t/d生产线为例，PH（预热器）和AQC（冷却机）出口废气流量和温度分别为258，550Nm3/h、350℃和306，600Nm3/h、238℃，余熱发电便是充分利用这两部分余热资源进行热能回收。

2.2 热力系统

整个热力系统设计经济、高效、安全，系统是由两台高效余热锅炉，即AQC、PH锅炉、两台高、低压闪蒸器和一套汽轮发电机组构成，辅之以冷却水系统、纯水制取系统、锅炉给水系统及锅炉粉尘输送系统。余热锅炉内进行热交换产生压力为25kg/cm2、温度为335℃～350℃、额定蒸发量为31.1t/h的过热蒸汽通入汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电能。

（1）采用凝汽式汽轮机。凝汽式是指做过功的蒸汽充分冷凝成凝结水，重新进入系统循环，减少系统补充水量。

（2）设置具有专利技术、高热效率的PH锅炉，采用特殊设计的机械振打装置进行受热面除灰，保证锅炉很高的传热效率。

（3）应用热水闪蒸技术，设置一台高压闪蒸器和一台低压闪蒸器，一方面将闪蒸出的饱和蒸汽导入汽轮机做功，进一步提高汽轮机输出功率，另一方面通过锅炉给水系统循环，可以有效地控制AQC炉省煤器段出口水温，保证锅炉给水工况稳定。

（4）由于PH锅炉出口废气还要用于原料烘干，所以PH锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，控制出炉烟温在250℃，使可满足水泥生产线工艺需求。

（5）采用热水闪蒸自除氧结合化学除氧的办法进行除氧，不另设除氧器，减少了工艺设备，简化了工艺流程。

2.3 余热锅炉 AQC

AQC锅炉设计为立式自然循环锅炉，带汽包，烟气自上而下通过锅炉，锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器，由于废气粉尘为熟料颗粒，具有较强的磨砺性，需设置预除尘器进行预收尘，另外为增大换热面积，强化换热效果，AQC锅炉的传热管设计为螺旋翅片管形式（鳍片管）。

2.4 余热锅炉 PH

PH锅炉设计为卧式强制循环锅炉，带汽包，设蒸发器和过热器，烟气在管外水平流动，受热面为蛇形光管，上端固定在构架上，下端为自由端，并焊有振打装置的连杆。由于PH炉入炉粉尘为生料粉，具有较强的粘附性，影响传热效果，故设计机械振打装置对受热面定期振打，使受热面保持干净无灰，从而保证了很高的传热效果。由于工作介质在传热管内是上下流动形式，无法利用其重度差进行自然循环，故需用两台强制循环泵进行给水的强制循环。

2.5 汽轮机

（1）汽轮机的作用是将余热锅炉产生的过热蒸汽的热能转化为机械能从而带动发电机发电的动力设备。

（2）汽轮机为减速式汽轮机，通过减速机后转速为1500rpm，这样汽轮机的整体尺寸较小，暖机和冲转所需的时间较短，便于汽轮机停机后能够在短时间内迅速再投入，适应窑系统工况的波动。针对汽轮机后几级叶片水份较多、易发生水蚀现象的特点，在低压部分特别设计了集水槽和疏水孔，充分利用转子转动的离心力分离水珠，避免水蚀。另在末两级叶片前部覆盖了一层特殊合金，以减轻水击产生的损伤。

（3）汽轮机的调节系统采用电、液（压）调节方式，感应机构为电磁式，执行机构为液压传动式。调节系统稳定可靠，保证了汽轮机在设计范围内的任何工况下稳定运行。

（4）根据水泥厂余热性质的特点，汽轮机的运行方式分为速度控制和压力控制两种方式。在汽轮机启动过程中（提速及升负荷），以汽轮机转速为主要控制参数，以保证汽轮发电机组正常并网；当机组达到额定负荷时，切换到压力控制方式，这时以汽轮机入口蒸汽压力为主要控制参数，调节机组输出功率以保证压力基本稳定，这种控制方式可适应废气余热参数的变化，使整个系统具有较强的适应性和可靠性，并做到“热尽其用”。机组出力超过限定值（约为额定功率的110%），自动开启旁路阀，将部分蒸汽直接导入凝汽器，起到保护发电机组的目的。

2.6 发电机

（1）以某水泥厂4000t/d为例，发电机设计为全封闭内冷式三相交流同步发电机，励磁方式采用无刷励磁，额定输出8，100kVA，极数4极，电压6，300V，频率50Hz，功率因数80%滞后，电流742A，空气冷却器采取水冷却的方式。

2.7 DCS控制系统

整个余热发电系统采用先进的DCS集散控制系统，现场的各种工艺参数通过传感器转化为电信号送至中央控制室，由计算机进行分析并在CRT上显示。中控操作通过触摸屏发出指令，调整各烟风阀门、汽水阀门的开度及设备的启停等，使整个系统适应工况变化。自控系统能够根据相关参数自动进行汽水系统的调整，系统的操作简便可靠，并设有完善的报警和保护程序，使整个发电工艺系统能够长期稳定运行。

3 结语

水泥窑纯低温余热发电技术在实际的应用中具有良好的效果，为了优化系统结构和功能，应采用先进的技术对系统和设备进行改善，使系统能够发挥出更好的作用，加强系统的运行效率，并且使造价降低，结合当前的先进设备的使用，低温余热发电技术得到了进一步的发展，为发电生产提供了有效的条件。

参考文献

[1]何国顺，秦元刚.水泥窑纯低温余热发电技术的评价研究[J].居舍，2017（25）：165-166.

[2]孟伟.浅析水泥窑纯低温余热发电技术特点[J].能源与节能，2017（01）：68-69.

[3]周信永，李平.水泥窑纯低温余热发电节水系统改造[J].水泥，2016（09）：69-70.

[4]白丽萍.水泥窑纯低温余热发电的改进措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（09）：243-244.