水泥窯余熱發(fā)電技術的應用及其經(jīng)濟分析

李光義

（平邑中聯(lián)水泥有限公司，山東 臨沂 273300）

1 立足于整體介紹水泥窯余熱發(fā)電技術

1.1 水泥窯余熱發(fā)電技術的背景

在水泥生產(chǎn)行業(yè)中，一種名為新型干法水泥熟料的生產(chǎn)方式得到了廣泛的應用，但是在生產(chǎn)過程中由熟料的冷卻劑和預熱器會排放出許多的 350攝氏度的廢氣，這些廢氣中占據(jù)的整個過程中熱能比值的三分之一左右，如果將這些廢氣中的熱能進行回收發(fā)電，就會帶來很可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的提升。進行回收利用之后，就可以將企業(yè)的能源利用率提升到 95%之上。與此同時，國內(nèi)的經(jīng)濟的飛速發(fā)展也給電力能源的需求提出了新的要求。煤炭發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不但會導致電力短缺的加劇，同時也會造成大量的有害氣體的排放，造成大氣污染的加劇。不論是從自身的經(jīng)濟效益還是生態(tài)環(huán)境的要求，國內(nèi)的水泥生產(chǎn)的企業(yè)都在積極的建設水泥窯余熱發(fā)電設施。

1.2 使用水泥窯余熱發(fā)電技術的目標

水泥生產(chǎn)企業(yè)在自身的生產(chǎn)過程中建設余熱發(fā)電系統(tǒng)的主要目標可以概括為以下幾點：首先，可以降低自身的能耗消耗，提升自身的生產(chǎn)效率，同時也有利于生態(tài)環(huán)境的保護。其次，積極響應建設節(jié)約型社會，推動資源綜合使用的環(huán)保政策。再次，建設余熱發(fā)電設施，是為了符合清潔發(fā)展機制的要求，這個機制在國際上都是通用的，發(fā)達國家遵守這個機制中的溫室氣體減排義務，可在市場上進行額度上的出售來直接獲得經(jīng)濟效益。我國屬于發(fā)展中國家，遵守這個機制中的義務可以獲得額外先進的技術和資金上的支持，這是一個雙贏的機制。最后，是對于企業(yè)自身的利益來說，能源利用率提高，會減少自身的資金支出，同時也能增加新的經(jīng)濟收入。從某種意義上來說，對企業(yè)來說，在自身的經(jīng)濟效益提升的同時，也能為環(huán)保事業(yè)出一份力。

1.3 建設余熱發(fā)電站的基礎原則

以下的基本原則是在水泥窯余熱發(fā)電站建設過程中必須遵守的：不影響水泥產(chǎn)業(yè)的基本生產(chǎn)，不增加生產(chǎn)過程中的電力、人力消耗，不改動任何水泥生產(chǎn)的過程中的生產(chǎn)流程以及工藝還有設備。

1.4 水泥窯余熱發(fā)電站的運行方案

中低溫水泥窯的余熱發(fā)電技術就是把水泥的燒制過程中產(chǎn)生的 350攝氏度左右的廢氣剩余熱能讓負責回收的兩個鍋爐進行集中回收，再讓汽輪機進行發(fā)電作業(yè)。通過中低溫水泥窯余熱發(fā)電技術的使用以及余熱發(fā)電站的建設，對生產(chǎn)過程中的余熱蒸汽進行回收，作進一步的發(fā)電處理。不僅能夠節(jié)約能源的使用，減少企業(yè)的生產(chǎn)資金投入。而且大氣的顆粒污染物的含量可以得到有效地控制，對保護生態(tài)環(huán)境方面意義重大。

目前水泥生產(chǎn)企業(yè)的水泥窯余熱發(fā)電技術的使用方案大都是都是利用窯頭鍋爐和窯尾鍋爐以及一臺配套使用的補汽凝氣汽輪發(fā)電機的組合。水汽通過對窯頭鍋爐和窯尾鍋爐輸送，回收水泥生產(chǎn)過程中的中低溫余熱，在通過導管的輸送將蒸汽導入汽輪發(fā)電機中，使得熱能轉(zhuǎn)化成動能，再驅(qū)動發(fā)電機啟動進行發(fā)電。

2 水泥窯余熱發(fā)電技術應用系統(tǒng)的介紹

2.1 窯頭余熱鍋爐

窯頭鍋爐基本上采用的都是AQC余熱鍋爐，因為原來冷卻機器出口的溫度基本上都保持在 280攝氏度左右，在這種生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量品級較低，進行動力回收的技術難度十分大。所以目前都是在目前不影響產(chǎn)品生產(chǎn)的前提下，對冷卻機器進行改造，使得鍋爐回收的廢氣的品級提升，有效地對廢氣熱能進行回收使用。

2.2 窯尾余熱鍋爐

窯尾的余熱鍋爐目前水泥生產(chǎn)企業(yè)使用的主要是PH余熱窯尾鍋爐。建立在充分使用窯尾廢氣熱能、系統(tǒng)阻力不變、不超過窯尾風機的負荷能力、充分保證窯尾袋的除塵功能的基礎上。在設計窯尾PH鍋爐的時候，管道入口從預熱器的出口管接入，鍋爐出口管和窯尾風機入口相連接，原來的預熱器元件的風管出口作為旁路的風道使用。在窯尾鍋爐上還要使用電動擋板控制入口和旁路管道上的風量調(diào)節(jié)。通過對窯尾鍋爐改造前后的各種參數(shù)的變化對比分析的同時結(jié)合窯尾風機的功能曲線，以便確認風機的性能能夠滿足窯尾鍋爐的增加阻力的技術要求。增強自身的余熱收集和處理效率。

3 余熱發(fā)電站的建設對水泥企業(yè)生產(chǎn)的影響

3.1 窯尾的高溫風機的影響

在窯尾HP鍋爐的控制漏風、架構(gòu)設計、受熱面、清灰和除灰、設計合理的廢氣管道等等的改造下，余熱發(fā)電站正常進入運營后，窯尾的高溫風機的荷載量會明顯的有所降低，這個對水泥企業(yè)的生產(chǎn)起到了積極的作用。

3.2 生產(chǎn)材料的磨煉

伴隨著余熱發(fā)電技術的使用，廢氣溫度的烘干就會產(chǎn)生較大幅度的變化。在這個過程中需要根據(jù)溫度的變化來改變原有的磨煉生產(chǎn)原料的運作方式，以便適應廢氣溫度的烘干變化。

3.3 窯尾的電收塵袋

目前絕大部分公司都采用電收塵袋進行收塵工作。在余熱發(fā)電站進入運營之后，對收塵效果是根據(jù)地區(qū)、配料、燃料的不同而有著不同的影響的。在投入運營之后，對收塵效果的提升有著明顯作用。

3.4 窯頭的電收塵袋

在電站投入運營之后。窯頭的收塵器工作溫度會有著明顯的降低，同時對粉塵的負荷能力也響應提高。有助于降低自身的粉塵排放量，有助于環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

3.5 對水泥窯系統(tǒng)操作的影響

因為在水泥窯系統(tǒng)中增加了兩個窯頭和窯尾鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的廢氣又要進行二次的回收利用，在這個工作流程的要求下，水泥窯就需要就需對自身的整個系統(tǒng)進行一些小的改造，以便適應這個工作流程的要求。

3.6 對企業(yè)自身的經(jīng)濟效益

在沒有進行水泥窯余熱發(fā)電之前，企業(yè)自身的能源消耗是非常大的，因為能源中有將近三分之一的熱能進入到空氣中，要想達到原定的生產(chǎn)目標就會浪費很多的熱能。在投入到自身的余熱發(fā)電站建設之后，能源利用率有所提升，同時自身也可以提供生產(chǎn)所需的電能，節(jié)約成本的同時也可以獲得額外的經(jīng)濟效益。

4 總結(jié)

本文從目前水泥行業(yè)普遍存在的問題出發(fā)，提及了目前國內(nèi)正在普遍使用的水泥窯余熱發(fā)電技術，從概念和背景出發(fā)，指出了目前的水泥窯余熱發(fā)電技術的發(fā)展目標。同時也指出了在發(fā)展水泥窯余熱發(fā)電技術的過程中應該遵守的基本原則。然后對余熱發(fā)電技術的使用方案進行了概述，同時對目前國內(nèi)應用最廣的水泥窯余熱發(fā)電站的內(nèi)部構(gòu)造進行了介紹，最后詳細指出了余熱發(fā)電站對水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益的積極影響。希望能對今后國內(nèi)余熱發(fā)電站的建設有一定的啟示作用。