水泥窑余热发电系统节能改造

朱晓明

摘    要：近年来，社会经济在快速发展的同时，科学技术更新与发展的速度不断加快，在很大程度上也极大的促进了各行各业的迅速发展，水泥窑余热发电项目开展已久，是许多水泥生产企业发展过程中的核心重点部分。建筑行业在快速发展的同时，对于水泥等相关建筑材料的整体需求不断增加，也极大的促進了水泥工业的迅速发展，而水泥工业在实际生产过程中，水泥窑温度过高的情况下，会释放大量的低温废气到空气当中，因此，水泥工业生产属于高耗能的行业。如果直接排放，不仅会污染环境，也会导致能源大量浪费，而通过低温余热发电技术，可对废气余热进行回收，并使其进入到发电系统当中，这样能够有效满足水泥厂以及生产线的日常生活用电，并结合实际情况，进一步加强真空系统节能减排措施，余热发电并不需要煤炭等燃料，对环境产生的污染也比较小，加强余热发电系统真空系统节能改造对水泥窑的健康可持续发展有着重要的意义。

关键词：水泥窑;余热;发电系统;节能改造

1  前言

社会在不断进步的同时，人们的环保意识不断提升，也越来越注重节能减排工作的全面落实，同时也是一项长期的发展战略规划，对社会经济的发展以及人们的日常生活有着重要的现实意义。回收余热与降低能耗是节能减排战略发展规划当中非常重要的空系统一项任务，余热利用能够有效提升能源利用率与产品质量，节约成本投入，是当代企业发展过程中极为重要的一部分，余热利用技术在不断的发展与演变过程中，也在不断的优化与改善，并且取得了显著的成果，但是和西方国家相比较，仍存在较大差距，且余热未充分利用，因此，加强余热发电系统节能改造具有重要的现实意义。

2  水泥窑余热发电系统节能改造的重要意义

2.1  减少能耗

水泥生产过程中，熟料燃烧会导致排放大量的低温废气，余热是总热量的大约30%左右，这样便会导致能源大量浪费，水泥生产会导致热能大量消耗，其次，水泥在生产过程中也必须电力支持。将低温废气余热逐渐转化为电能，能够有效降低电耗30%以上，对于企业而言，也能够有效减少电力成本投入，减少生产过程中燃料的燃烧。避免水泥窑余热排放到大气当中，从而导致出现热岛情况，其次，也能够有效减少水泥生产企业的燃料消耗以及二氧化碳等燃料废弃物排放。

2.2  符合政策方向

社会经济在快速发展的同时，各种能源，如水、土地以及材料等越来越匮乏，社会经济与资源之间的矛盾也越来越突出，而国家方面也大力开发节能技术，并逐渐被广泛应用于各个领域当中，取得了显著的成果，水泥窑余热生产技术能够有效改善环境污染问题，并且降低成本投入，从而大幅度提高企业的市场竞争力，为社会的和谐稳定发展做出巨大的贡献，同时也减少环境污染[1]。

3  水泥窑余热发电系统的影响因素

3.1  操作因素

主要表现为以下方面：首先是经冷却机波动较大，热源不稳定，配料以及窑的微调都可能会导致窑内物料运动速度以及结粒情况逐渐发生改变，从而导致不同阶段热能以及熟料量发生波动变化，导致通风阻力发生改变，所以，冷却机与窑的整体匹配操作难度也会增加，其次，再加上抽风量的变化以及推速等方面操作的影响，都会导致窑头废气量发生波动。冷却机的进风与出风存在较大变量，操作人员很多情况下往往只是凭借自身的经验进行相应的调节，控制依据和逻辑相对比较模糊。一般冷却机鼓风量在2.0nm3/kg，通过3台系统风机保障进出分配，操作过程相对比较复杂化，如果只是靠操作员自身的思维进行判断，这样是无法保障稳定的。再者，余热发电系统通常情况下会将过热器设置在窑头与区域，将余热分解成为可供发电系统利用的热源，这样的单一化操作模式，在实际生产当中，控制难度是非常大的，主要原因是窑头分离可利用总热相对过低，大部分无效排放，窑头锅炉废气热源不稳定，从而造成发电量出现巨大波动。

3.2  技术因素

水泥窑余热发电系统属于热电联产系统，其热能主要供应窑的需求，其次，还需要供给原燃料烘干，这样的电站系统，其热源热力燃烧系统非常复杂化，系统效率可进一步提升，所以，对于技术管理人员的综合要求也更高，大多数水泥企业缺乏专业的技术人才[2]。

3.3  建设动机

余热发电系统在设计建设过程中，一般情况下只是用于余热资源补充，部分企业是迫于政策压力，因此，会为了节省成本投资，系统设计过于简单，材料材质往往只是为了满足使用而已，其次，不同供应商之间存在恶性竞争的情况，造成锅炉体积以及用钢量无法满足实际要求。多方面因素的影响，使得余热发电系统在建设之处，便脱离了主要目的，一旦系统余热源偏离设计参数，便会导致系统无法高效、合理运行，从而造成余热发电系统的实际热利用率大幅度降低，系统发生较大波动。

4  水泥窑余热发电系统节能改造分析

4.1  加强管理

水泥企业生产过程中，余热发电是极为重要的辅助补充系统，也是降低成本的主要手段，在生产过程中以熟料生产为主，如果人员配置不合理，便会极大的影响发电效率。在当前大环境下，一定要加强管理，积极培养余热发电与熟料生产的专业技术人才，将两者有效结合，从而不断激发操作人员的积极性，最大程度上保障熟料生产质量，实现能源效益最大化。在实际操作过程中还应当保障余热资源质和量之间的有效平衡，从而保障锅炉效率以及汽轮机发电效率之间的均衡，保障余热发电系统综合热利用效率最大化。还应当加强定期检查与维护，及时清灰，从而有效避免热传递阻力逐渐加大，加强发电机的维护与管理，从而保障发电效率，对原材料进场水分要加强管理，降低烘干热源，减少漏风，加强热保温，避免对热资源品质产生影响[3]。

4.2  余热发电系统节能改造优化

首先，要提升锅炉余热的回收效率，尽量采用沸点比较低的工质，相对容易产生蒸汽，从而有利于余热的回收，在外国，已经对低沸点有机物以及氨、水的混合液，进一步取代水，从而推动汽轮机发电和运转，根据常规抽取废气的方式，发电量大幅度提升。其次，要优化蒸汽采纳数，从而提升发电机发电效率，余热发电为中低温参数，这样会造成发电系统热能利用率相对较低，低端热损占比相对较高，蒸汽参数越高，汽轮机热能的实际利用效率也就越高，在生产量不变的情况下，对蒸汽进行过热改质，能够大幅度提升余热发电系统的利用效率，大幅度提高发电量。也有在预热器旋风筒出设置独立过热器，从而改善蒸汽品质，进一步提升余热发电系统热能利用效率，从而达到节能改造的目的。余热发电与水泥装备要及时改进与优化，要以提升资源利用最大化，进行统筹规划与设计，从工艺优化与装备革新等方面突破，从而逐步实现技术方面的升级换代，还可在损失相对较大的区域设置热回收装置，来提供余热发电需要的热水[4]。

5  结束语

国内水泥行业近年来得到了迅速的发展，发展规模不断扩大，技术也逐渐区域成熟，从而大幅度提升水泥的总热能利用效率，同时也积极响应政策号召，大力开展节能减排工作，当前，水泥企业余热发电运行存在较大的问题与波动，主要和窑系统运行波动大，且管理人员未严格进行操作有关，系统设计也是非常重要的一点。水泥行业作为能源消耗行业之一，应当积极推动余热发电技术的优化升级与节能改造，从而不断提升热能利用效率，为社会节能减排工作的稳步高效开展奠定良好的基础。

参考文献：

[1] 赵锋.水泥窑余热发电除氧器真空系统节能改造[J].水泥，2018（10）：82.

[2] 杨文钢，李雪涛.浅析余热发电技术在水泥窑节能减排改造中的应用[J].今日科苑， 2018（4）：77～77.

[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（9）：69～70.