試論水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

許正韜

摘 要：純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在水泥窯應(yīng)用中有著重要的作用，能夠?qū)U棄的余熱轉(zhuǎn)化為電能，有效的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。本文對(duì)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，作為參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐；純低溫余熱發(fā)電技術(shù)；特點(diǎn)

引言

水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)行中起到了有效的作用，能夠通過(guò)水泥熟料產(chǎn)生的余熱進(jìn)行發(fā)電，使發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的污染減少，在建設(shè)中包括窯頭和窯尾的鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組，可以充分的進(jìn)行發(fā)電，和水泥有效配合，提升余熱的利用率。這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到節(jié)能減排的目的，有著重要作用。

1 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)概述

水泥廠的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)將水泥熟料進(jìn)行煅燒，使用余熱鍋爐將其中排放出的廢氣余熱進(jìn)行回收，將這部分物質(zhì)加熱之后產(chǎn)生蒸汽，使汽輪發(fā)電機(jī)組開始運(yùn)行，并且最終產(chǎn)生電能。在結(jié)構(gòu)捉弄過(guò)包括汽輪發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐、DCS控制設(shè)備和循環(huán)冷卻設(shè)備等，使用中比較簡(jiǎn)便，同時(shí)易于管理，能夠使余熱得到充分利用，不需要其他的能源，同時(shí)減少污染。

2 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

2.1 水泥廠余熱資源的特點(diǎn)是：流量大，品位較低。

以某水泥廠4000t/d生產(chǎn)線為例，PH（預(yù)熱器）和AQC（冷卻機(jī)）出口廢氣流量和溫度分別為258，550Nm3/h、350℃和306，600Nm3/h、238℃，余熱發(fā)電便是充分利用這兩部分余熱資源進(jìn)行熱能回收。

2.2 熱力系統(tǒng)

整個(gè)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、高效、安全，系統(tǒng)是由兩臺(tái)高效余熱鍋爐，即AQC、PH鍋爐、兩臺(tái)高、低壓閃蒸器和一套汽輪發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，輔之以冷卻水系統(tǒng)、純水制取系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)及鍋爐粉塵輸送系統(tǒng)。余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換產(chǎn)生壓力為25kg/cm2、溫度為335℃～350℃、額定蒸發(fā)量為31.1t/h的過(guò)熱蒸汽通入汽輪機(jī)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送電能。

（1）采用凝汽式汽輪機(jī)。凝汽式是指做過(guò)功的蒸汽充分冷凝成凝結(jié)水，重新進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，減少系統(tǒng)補(bǔ)充水量。

（2）設(shè)置具有專利技術(shù)、高熱效率的PH鍋爐，采用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械振打裝置進(jìn)行受熱面除灰，保證鍋爐很高的傳熱效率。

（3）應(yīng)用熱水閃蒸技術(shù)，設(shè)置一臺(tái)高壓閃蒸器和一臺(tái)低壓閃蒸器，一方面將閃蒸出的飽和蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)做功，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)輸出功率，另一方面通過(guò)鍋爐給水系統(tǒng)循環(huán)，可以有效地控制AQC爐省煤器段出口水溫，保證鍋爐給水工況穩(wěn)定。

（4）由于PH鍋爐出口廢氣還要用于原料烘干，所以PH鍋爐無(wú)省煤器，只設(shè)蒸發(fā)器和過(guò)熱器，控制出爐煙溫在250℃，使可滿足水泥生產(chǎn)線工藝需求。

（5）采用熱水閃蒸自除氧結(jié)合化學(xué)除氧的辦法進(jìn)行除氧，不另設(shè)除氧器，減少了工藝設(shè)備，簡(jiǎn)化了工藝流程。

2.3 余熱鍋爐 AQC

AQC鍋爐設(shè)計(jì)為立式自然循環(huán)鍋爐，帶汽包，煙氣自上而下通過(guò)鍋爐，鍋爐自上而下布置過(guò)熱器、蒸發(fā)器和省煤器，由于廢氣粉塵為熟料顆粒，具有較強(qiáng)的磨礪性，需設(shè)置預(yù)除塵器進(jìn)行預(yù)收塵，另外為增大換熱面積，強(qiáng)化換熱效果，AQC鍋爐的傳熱管設(shè)計(jì)為螺旋翅片管形式（鰭片管）。

2.4 余熱鍋爐 PH

PH鍋爐設(shè)計(jì)為臥式強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，帶汽包，設(shè)蒸發(fā)器和過(guò)熱器，煙氣在管外水平流動(dòng)，受熱面為蛇形光管，上端固定在構(gòu)架上，下端為自由端，并焊有振打裝置的連桿。由于PH爐入爐粉塵為生料粉，具有較強(qiáng)的粘附性，影響傳熱效果，故設(shè)計(jì)機(jī)械振打裝置對(duì)受熱面定期振打，使受熱面保持干凈無(wú)灰，從而保證了很高的傳熱效果。由于工作介質(zhì)在傳熱管內(nèi)是上下流動(dòng)形式，無(wú)法利用其重度差進(jìn)行自然循環(huán)，故需用兩臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)行給水的強(qiáng)制循環(huán)。

2.5 汽輪機(jī)

（1）汽輪機(jī)的作用是將余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的動(dòng)力設(shè)備。

（2）汽輪機(jī)為減速式汽輪機(jī)，通過(guò)減速機(jī)后轉(zhuǎn)速為1500rpm，這樣汽輪機(jī)的整體尺寸較小，暖機(jī)和沖轉(zhuǎn)所需的時(shí)間較短，便于汽輪機(jī)停機(jī)后能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速再投入，適應(yīng)窯系統(tǒng)工況的波動(dòng)。針對(duì)汽輪機(jī)后幾級(jí)葉片水份較多、易發(fā)生水蝕現(xiàn)象的特點(diǎn)，在低壓部分特別設(shè)計(jì)了集水槽和疏水孔，充分利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力分離水珠，避免水蝕。另在末兩級(jí)葉片前部覆蓋了一層特殊合金，以減輕水擊產(chǎn)生的損傷。

（3）汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電、液（壓）調(diào)節(jié)方式，感應(yīng)機(jī)構(gòu)為電磁式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)式。調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，保證了汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的任何工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）根據(jù)水泥廠余熱性質(zhì)的特點(diǎn)，汽輪機(jī)的運(yùn)行方式分為速度控制和壓力控制兩種方式。在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中（提速及升負(fù)荷），以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為主要控制參數(shù)，以保證汽輪發(fā)電機(jī)組正常并網(wǎng)；當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定負(fù)荷時(shí)，切換到壓力控制方式，這時(shí)以汽輪機(jī)入口蒸汽壓力為主要控制參數(shù)，調(diào)節(jié)機(jī)組輸出功率以保證壓力基本穩(wěn)定，這種控制方式可適應(yīng)廢氣余熱參數(shù)的變化，使整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性，并做到“熱盡其用”。機(jī)組出力超過(guò)限定值（約為額定功率的110%），自動(dòng)開啟旁路閥，將部分蒸汽直接導(dǎo)入凝汽器，起到保護(hù)發(fā)電機(jī)組的目的。

2.6 發(fā)電機(jī)

（1）以某水泥廠4000t/d為例，發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為全封閉內(nèi)冷式三相交流同步發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁方式采用無(wú)刷勵(lì)磁，額定輸出8，100kVA，極數(shù)4極，電壓6，300V，頻率50Hz，功率因數(shù)80%滯后，電流742A，空氣冷卻器采取水冷卻的方式。

2.7 DCS控制系統(tǒng)

整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送至中央控制室，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析并在CRT上顯示。中控操作通過(guò)觸摸屏發(fā)出指令，調(diào)整各煙風(fēng)閥門、汽水閥門的開度及設(shè)備的啟停等，使整個(gè)系統(tǒng)適應(yīng)工況變化。自控系統(tǒng)能夠根據(jù)相關(guān)參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行汽水系統(tǒng)的調(diào)整，系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)便可靠，并設(shè)有完善的報(bào)警和保護(hù)程序，使整個(gè)發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中具有良好的效果，為了優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行改善，使系統(tǒng)能夠發(fā)揮出更好的作用，加強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并且使造價(jià)降低，結(jié)合當(dāng)前的先進(jìn)設(shè)備的使用，低溫余熱發(fā)電技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，為發(fā)電生產(chǎn)提供了有效的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]何國(guó)順，秦元?jiǎng)?水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的評(píng)價(jià)研究[J].居舍，2017（25）：165-166.

[2]孟偉.淺析水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)[J].能源與節(jié)能，2017（01）：68-69.

[3]周信永，李平.水泥窯純低溫余熱發(fā)電節(jié)水系統(tǒng)改造[J].水泥，2016（09）：69-70.

[4]白麗萍.水泥窯純低溫余熱發(fā)電的改進(jìn)措施[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2016（09）：243-244.