水泥廠余熱發(fā)電的發(fā)展趨勢

安 新 賈 慶 朱 偉

（滕州中聯水泥有限公司，山東 滕州 277500）

傳統(tǒng)的水泥工業(yè)是一個高能耗、高污染的能源型化工產業(yè)，雖然運用了新型干法水泥熟料生產工藝，但是燒紙工作仍然采用窯外分解，這一過程中的能源利用率明顯不足，會存在大量的中、低溫廢氣沒有充分參與燃燒過程，不僅是一種能源浪費，還產生了一定環(huán)境污染問題。文章基于水泥廠中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，將水泥生產線中沒有完全利用排除的中、低溫廢氣加以回收利用，作為二次燃料，減少能源損耗和資金成本。

純低溫余熱發(fā)電由于是不用燃料的余熱利用，所以更符合節(jié)能環(huán)保的綠色可持續(xù)發(fā)展理念，水泥廠可以使用余熱發(fā)電，減少外購電量，降低水泥生產成本，減少能源損耗，提升經濟效益。是新時代水泥廠發(fā)展和轉型的新趨勢，我國作為水泥廠的生產消費大國，需要合理應對能源問題，保護環(huán)境，優(yōu)化水泥生產線，促進水泥廠余熱發(fā)電技術不斷發(fā)展。

1 水泥廠余熱發(fā)電技術

1.1 中低溫純余熱發(fā)電

水泥廠余熱發(fā)電技術的常見的方式是通過水或是水蒸汽，在廢氣排出時，溫度差異使余熱廢氣轉化成熱能投入生產線，但是由于廢氣的含量和成分無法保證，所以純余熱發(fā)電的效率也忽高忽低，提供的能量較為不穩(wěn)定。

1.2 有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電

朗肯循環(huán)余熱發(fā)電原理是水泥生產線余熱發(fā)電的常見方法，由于對廢氣余熱溫度有一定要求，溫度必須高于 360度，否則無法確保熱能和電能的供給，并且影響余熱的回收效率。現階段，專家和研究人員在朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的基礎上研發(fā)了有機朗肯發(fā)電技術，當廢氣余熱溫度較低時，能夠使沸點較低的有機媒介充分吸收廢氣余熱，以提供熱能在汽輪機中做功，成功形成能量轉化，有效解決了廢氣余熱低溫時無法充分利用的弊端。有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術解決了溫度對于余熱發(fā)電的局限性；其次減少了汽輪機機械能源的使用，對機器自身的運轉和能源的損耗問題都有一定積極意義，不會減損機器使用壽命，造成腐蝕生銹的情況，減少故障發(fā)生；并且廢氣余熱能夠直接轉化成能量，有害物質會轉化成液體，有助于污染處理。

1.3 混合工制余熱發(fā)電

混合工制余熱發(fā)電能夠針對性的對于某種媒介吸收和轉化熱能出現的能量損失進行二次回收，能夠有效提高余熱廢氣的能量吸收率，減少了熱能損失。

2 水泥廠余熱發(fā)電技術工藝及設備介紹

2.1 水泥廠余熱發(fā)電技術

水泥廠余熱發(fā)電技術通常應用在預熱器上，能夠完全吸收余熱廢氣熱能，提高能源的利用率。對于余熱廢氣無法保證成分、含量的情況，能夠串聯多個廢氣排出口，統(tǒng)一收集，還能夠有效控制溫度在合理范圍內。值得注意的是，廢氣余熱轉化的過程比較浮在，由于實際產出的收益并不能買次都應用在電能轉化設備上，提供運行功率，所以如何處置多余余熱廢氣也是水泥廠企業(yè)需要重視的問題，不能僅僅依賴水泥廠余熱發(fā)電技術，還要結合多種技術方法處理余熱廢氣。

2.2 發(fā)電規(guī)模

水泥廠余熱發(fā)電規(guī)模是根據水泥實際的產量和每次生產的過程耗能所決定的。同樣，余熱廢氣在生產規(guī)模和技術工藝上也有部分決定作用。中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)分為兩大運作模式，一邊是余熱廢氣的排出口處理裝置，一邊是余熱廢氣的預熱處理裝置。窯口冷卻機出口的廢氣余熱溫度是由冷卻機處理的，冷卻效果好，余熱廢氣量小，回收率較低；冷卻效果差，則排出余熱量大，回收率高。余熱回收裝置有中部抽氣式、帶回熱循環(huán)式、余風直接式。

中部抽氣是余熱發(fā)電則是根據生產過程中所需要的能源供給，需要中途進行操控，根據生產需求和實際回收效率開展管理控制，雖然回收效率較高，但是設備需求和資金成本較高，利用較少。余風直接式系統(tǒng)通過回收的廢氣壓力，溫度需求較低，但是設備和材料體積大，也需要一定資金成本。但是窯尾余熱生產工藝通過預熱器回收部分余熱，作為烘干熱源，能夠將多余雜質和有害成分，經過增濕除塵系統(tǒng)以后排放，有助于處理污染問題。值得注意的是，增加余熱回收裝置時，還要考慮到多余部分廢氣余熱的回收和生料磨系統(tǒng)的結合，將高溫廢氣供給余熱鍋爐，并將其排氣送給生料磨，余熱鍋爐利用溫差產生的蒸汽，提高回收效率。所以，水泥廠中低溫純余熱發(fā)電必須綜合考量影響因素，根據用電規(guī)模、余熱廢氣質量以及能源回收率，確保余熱發(fā)電的效率和質量。

余熱發(fā)電設備包括汽輪發(fā)電機、余熱鍋爐和熱力設備，其中，汽輪發(fā)電機是余熱發(fā)電技術的關鍵設備，將余熱廢氣充分吸收，把熱能轉化成電能，為發(fā)電機提供運行功率，提供水泥廠生線所需電力。但是由于水泥廠的余熱廢氣質量和數量會影響到電能生產規(guī)模，其波動性和不確定性會影響汽輪發(fā)電機的工作效率。汽輪發(fā)電機分為兩類，一類是單壓系統(tǒng)汽輪發(fā)電機，發(fā)電量較小，發(fā)電規(guī)模一般，操作直觀簡便，在中小型水泥廠應用較為常見；另一類是混壓型汽輪發(fā)電機，通過閃蒸技術，能夠有效滿足發(fā)電需求，一般來說，發(fā)電量是單壓系統(tǒng)發(fā)一到兩倍，適用于大型水泥生產廠。

余熱鍋爐在余熱發(fā)電系統(tǒng)中分為窯尾鍋爐和余熱鍋爐，余熱鍋爐在預熱器和窯尾鍋爐中間部分，需要長時間運行，在正常運行過程中，溫度較高，因此對于鍋爐的潔凈程度、密封程度都較高，還要定期進行檢修和維護工作，以防止長時間運行破壞設備內部結構和正常運作，影響運行效率，而且煙塵灰霧的可燃點很低，極易產生爆炸，定期清理也是防止安全事故的發(fā)生。窯尾鍋爐則是負責提升余熱廢氣的回收率和熱能的利用率，確保吸收媒介充分吸收能量，再將其能量和廢氣雜質進行優(yōu)化處理。

熱力設備由蒸發(fā)器、過熱器以及省煤器構成，熱力設備根據廢棄排出的規(guī)模和品質，并結合汽輪發(fā)電機設備選擇熱力設備的容量和型號。但是由于生產水泥的規(guī)格、質量并不統(tǒng)一，工程的技術工藝和設備性能有差異，中低溫余熱廢氣的成分、熱量、溫度都有區(qū)別，這些對余熱發(fā)電系統(tǒng)機組的正常運作產生一定的負面影響，長此以往，會促使機器產生故障，影響生產效率，因此，熱力設備負責調控參數，減少水泥生產線中余熱發(fā)電材料和能量的差異性，根據實際情況作出相應的調整，保障電能供給。

3 結語

隨著社會的發(fā)展，建筑數量的不斷增多，建筑企業(yè)生產發(fā)展和市場競爭壓力巨大，提升生產效率，減少水泥生產線成本是減少建筑原材料的主要手段之一。并且水泥廠余熱發(fā)電技術能夠提高能源利用率，減少環(huán)境污染問題，促進企業(yè)綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展，實現了經濟效益和社會效益的雙重發(fā)展，有助于促進企業(yè)生產和轉型。