淺談中低溫純余熱發(fā)電技術在水泥廠中的應用

引言

在水泥廠生產過程中,中低溫余熱的排出往往會對生態(tài)環(huán)境造成惡劣影響,不符合可持續(xù)發(fā)展的基本要求。新時期下的水泥廠發(fā)展過程中要高度重視能源節(jié)約與環(huán)境保護,真正實現(xiàn)低碳環(huán)保?；诖?本文對中低溫純余熱發(fā)電技術在水泥廠中的應用進行探討,對于促進水泥廠的綜合發(fā)展具有重要意義。

1中低溫純余熱發(fā)電技術及其特點

純余熱發(fā)電是一種簡單、可靠的發(fā)電方式,以水或水蒸氣為支持,將余熱向電能轉化。純余熱發(fā)電動力穩(wěn)定性不足,無法保證電能供應的穩(wěn)定性,這就需要對電能進行有效控制。中低溫純余熱發(fā)電技術的顯著特征在于,中低溫余熱排出不夠穩(wěn)定,余熱品質不高,溫度范圍在350℃左右。以中低溫純余熱發(fā)電技術為支持,能夠對多個余熱排出口進行串聯(lián),對多余熱源廢氣加以合理利用,保證技術的實用性。中低溫純余熱溫度較低,系統(tǒng)壓力控制于低區(qū)位。中低溫純余熱發(fā)電技術的應用中,能源轉換以余熱為源頭,通過配套系統(tǒng)設施來實現(xiàn)能量轉換。

2中低溫純余熱發(fā)電技術的工藝流程

就中低溫純余熱發(fā)電技術來看,在實際應用過程中主要是以工藝系統(tǒng)余熱量為支持進行計算,通過余熱量計算對生產規(guī)模及工藝加以確定。中低溫純余熱發(fā)電技術應用過程中,可將余熱回收劃分為兩部分,廢氣余熱分別來自于窯頭冷卻機出口和窯尾預熱器出口,冷卻機冷卻效果會對窯頭冷卻機出口廢氣余熱產生影響,冷卻效果不佳的情況下,會排出較大的余熱量,此時有較高的回收率。若冷卻效果較好,則排出余熱量較少。在中低溫純余熱發(fā)電系統(tǒng)中,余熱回收裝置類型眾多:（1)中部抽氣式余熱回收裝置,能夠結合水泥廠實際生產需求,將蒸汽壓力與溫度提升,保證較高的回收率,整個系統(tǒng)運行較為簡單。（2)回熱循環(huán)式余熱回收裝置,系統(tǒng)運行過程中以專業(yè)設備為支持,成本較高,回收效率也較高。（3)余風直接式余熱回收裝置,整個系統(tǒng)裝置簡單,回收廢棄壓力較低,溫度不高,設備體積較大,因而系統(tǒng)成本也比較高。就窯尾余熱生產工藝來看,部分余熱回收通過預熱器實現(xiàn),該熱源具有

烘干特性,以增濕除塵系統(tǒng)為支持能夠將余熱進行排放。在對余熱回收裝置進行設置過程中,需要對多余廢氣余熱回收進行綜合分析,將其與生料磨系統(tǒng)有機結合,向余熱鍋爐提供高溫廢氣。因此在水泥廠中對于低溫純余熱發(fā)電技術的應用,必須對各項因素進行綜合分析,以用電規(guī)模、余熱品質等因素作為主要指標,優(yōu)化工藝流程,使余熱發(fā)電質量得到明顯提升,促進中低溫純余熱發(fā)電技術在水泥廠中的科學化應用。

3中低溫純余熱發(fā)電技術在水泥廠中的主要應用設備

3.1汽輪發(fā)電機

在水泥廠中對于中低溫純余熱發(fā)電技術的應用,以汽輪發(fā)電機作為主要設備,其有著穩(wěn)定可靠的工作性能,能夠促進熱能向電能的順利轉化,并且發(fā)電效率趨于穩(wěn)定,發(fā)電量容量能夠超出設計方案的20%,因而具有良好的應用價值。就水泥廠而言,中低溫純余熱熱量在規(guī)模與品質方面無法保持穩(wěn)定,波動性較強,為確保熱量來源的高度適應性,需要對汽輪發(fā)電機的實際性能加以把握,明確其工作范疇,在此基礎上規(guī)范開展發(fā)電工作,從而為水泥廠的良性運行提供支持。就當前汽輪發(fā)電機的配制選型來看,主要分為兩種類型:(1）單壓系統(tǒng),此類汽輪發(fā)電機能夠滿足部分工作場所要求,要求發(fā)電量小,在3000kw以內,并且操作較為簡便,此類汽輪發(fā)電機能夠滿足小型水泥廠在余熱發(fā)電方面的應用需求。(2）混壓系統(tǒng),此類系統(tǒng)設備復雜,以主蒸汽口與輔助進氣口進行協(xié)調配合,以閃蒸技術進行輔助,能夠滿足水泥廠大發(fā)電量的實際需求,通過與單壓系統(tǒng)進行對比,單臺發(fā)電量能夠達到其兩倍以上,效率也比較高,對于特大型水泥廠來說,在中低溫純余熱發(fā)電過程中為更好地滿足發(fā)電需求,需采取構建機組的方式。

3.2余熱鍋爐

余熱鍋爐水泥廠中低溫純余熱發(fā)電過程中的重要設備,就循環(huán)方式不同可以劃分為自然方式和強制方式,就布設方式不同可以劃分為臥式和立式。中低溫鍋爐系統(tǒng)一般包含1臺窯頭鍋爐和1臺窯尾鍋爐,彼此協(xié)調配合滿足操作需求。在實際操作過程中,必須要保證設備具有較高的整潔度,維護元器件穩(wěn)定運行,避免換熱原件積灰而影響其使用壽命。因此在余熱鍋爐使用過程中,要保證鍋爐的密封性,合理安排器件,在停運階段妥善清理和檢修,以優(yōu)化余熱鍋爐的使用性能。中低溫廢氣溫度較高,可達400℃,此種情況下若長時間使用,會對設備密封性造成不利影響,較大的含塵量會影響部件性能,進而導致設備運行效率不佳。在對窯頭鍋爐與窯尾鍋爐布設過程中,要防塵防灰,并通過換熱管交流面積的增加來增進鍋爐與廢氣的接觸,提高運行效率。

以海螺川崎公司的余熱鍋爐為例,可以初步了解余熱鍋爐的構造以及設備設計的關鍵。自1995年在國家計委等有關部門的支持和幫助下,日本川崎重工和中國安徽海螺集團通過一套中低溫純余熱發(fā)電設備結緣,成立合資公司大力推廣中低溫純余熱發(fā)電技術。

海螺川崎公司的窯頭鍋爐設計為立式自然循環(huán)鍋爐,帶汽包,煙氣自上而下通過鍋爐。鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器,由于廢氣粉塵為熟料顆粒,粘附性不強,除塵方式采用自然沉降。工藝上,在鍋爐進氣前布置沉降室或干擾式分離器。另外,為增大換熱面積,窯頭鍋爐的換熱管設計為螺旋翅片管。而窯尾鍋爐則采用臥式強制循環(huán)鍋爐,帶汽包,鍋爐自煙氣流動方向分別設置過熱器和蒸發(fā)器。煙氣在換熱管外水平方向流動,受熱面為蛇形光管,設置機械振打裝置來解決廢氣的粉塵附著問題。

近期,海螺川崎公司又自主研發(fā)了新型立式窯尾鍋爐,廢氣流向變?yōu)榭v向,同樣配套機械振打裝置來除塵。較原來的臥式窯尾鍋爐,具有顯著的技術優(yōu)勢:

(1）鍋爐內部換熱管采用翅片管,清灰采用機械振打,在保證必要換熱面積的同時,大大減少了鍋爐重量,降低了設備成本約30%:

(2）鍋爐內部換熱管的規(guī)格及排列方式使煙氣阻力損失達到最小,大大降低窯尾風機的負荷:

(3）鍋爐結構形式為立式,余熱煙氣流向為上進下出,減少了進出口煙氣管道的長度,降低了投資成本:

(4）鍋爐外形尺寸小于傳統(tǒng)臥式鍋爐,減少了設備占地面積:

(5）鍋爐為組裝式,各受熱面管排及聯(lián)箱均在工廠組裝完成,模塊化發(fā)運,現(xiàn)場直接組裝即可,減少了現(xiàn)場安裝工作量,縮短了項目工期。

4結語

綜上所述,為滿足現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展對于水泥的需求,水泥廠中對于中低溫純余熱發(fā)電技術的應用,要明確技術特點,優(yōu)化工藝流程,以設備為支持,促進熱能向電能的轉化,充分利用資源,為水泥廠各項工作的開展提供支持,在保證水泥廠生產效率的同時,降低環(huán)境污染,促進經濟與生態(tài)的協(xié)調發(fā)展。