水泥厂余热发电

为了克服带补燃锅炉的中低温余热发电系统存在的缺点，采用补汽式汽轮机组，充分回收200℃以下的废气余热， 同时补燃锅炉应当以煤矸石等劣质煤或垃圾为燃料，除节约优质煤外，还可为水泥生产提供原料，降低发电成本，进一步提高经济效益。

从事水泥工业技术工作的人员，致力于如何降低熟料热耗及水泥电耗的研究工作， 而从事余热发电技术工作的人员致力于如何提高余热利用率，提高余热发电量的研究工作。还没有哪一个部门研究如何将水泥工艺技术与余热发电技术有机地结合起来，以寻求最低的水泥综合能耗及最佳的经济效益问题。笔者经过分析、研究认为，水泥工艺技术与余热发电技术最佳结合的方式应当为：缩减水泥窑预热器级数或者改变预热器废气及物料流程，使出预热器的废气温度能够达到550℃～650℃，这样余热发电系统可以取消补燃锅炉，采用余热发电窑的二级余热发电系统。这种结合方式，水泥熟料热耗虽然有所增加(对于五级预热器， 废气温度由320℃～350℃提高至550℃～650℃后，每千克熟料热耗预计增加1000～1200千焦)， 但发电系统可以取消补燃锅炉而不存在由于补燃锅炉容量小、效率低的问题，同时能够保持余热锅炉生产高压高温蒸汽，使发电系统仍然具有较高的运行效率，吨熟料余热发电量可以提高90千瓦小时以上，水泥综合能耗将低于预分解窑水平，经济效益则显著提高。从中国的国情考虑，这种方式的水泥窑及发电系统，以其最低的投资、更低的综合能耗、更高的经济效益应当成为今后水泥工业发展的主要方向，这是水泥工业需要认真研究与探讨的重大课题。

现已投入生产的余热发电窑及小型预热器窑(包括立筒预热器窑)　流态化分解炉(或烟道式分解炉)加1～2级悬浮预热器加余热发电窑二级余热发电技术，是今后对已投入生产的余热发电窑及小型预热器窑进行技术改造的主要模式。这项综合技术，除了水泥窑的熟料产量可以增加20%～100%以外， 每吨水泥\熟料发电量也可达110～195千瓦小时，收到增产、降耗、 提高经济效益的三重效果，同时改造投资也大大低于其它模式。

AQC余热锅炉:即窑头锅炉为立式,自然循环.由于冷却机废气中粉尘粘附性不强, 所以不设置清灰装置.同时换热管采用螺旋翅片管,大大增加了换热面积,使得锅炉体积大幅下降,降低了投资成本.同时,在AQC余热锅炉前端设置了高效沉降室,大大减轻了废气对AQC余热锅炉的磨损.

SP余热锅炉:即窑尾锅炉;它的设计有独特之处:立式布置,机械振打,自然循环.整个锅炉的振打形式为连续式,清灰较为均匀,同时设计有合理的灰斗,避免了因清灰原因造成废气中含尘浓度突然增大而引起风机跳停,.该锅炉最具特点的地方是采用自然循环方式,省掉了二台强制循环热水泵,降低了运行成本,提高了系统可靠性.立式的结构形式,在节约了占地面积的同时,也方便了废气管道的布置。2100433B

采用立式余热锅炉和补汽式汽轮发电机组的二级余热发电系统。 立式余热锅炉彻底解决了卧式余热锅炉漏风及炉内温度场实际分布与锅炉设计时所假想的温度完全不相同的问题， 可以大大提高锅炉蒸汽产量；篦冷机 或立式余热锅炉排出的200℃左右废气余热可以充分回收并用以发电。这样可使吨熟料余热发电量在熟料热耗不变的前提下提高到195千瓦小时以上，使水泥窑综合能耗达到同规模预分解窑的能耗水平，而经济效益远高于预分解窑。

余热发电窑二级余热补燃发电系统除具有二级余热发电系统的优点外，还可解决水泥窑煤粉制备系统的运行安全及环保问题。同时，对于严重缺电地区或同时具有立窑、立波尔窑、湿法窑、干法回转窑等其它窑型的水泥厂，也可解决供电问题，并能够进一步提高经济效益。

根据立窑厂的生产能力及资金条件，第一步，先利用余热发电窑(中空窑)加二级余热发电技术取代立窑。 如某立窑厂有3条8.8万吨的生产线，可停产2台立窑， 建一条直径3.6米×74 米中空窑及一套4500千瓦补汽式余热发电系统，这一步投资约需3600～3800万元。其次，利用流态化分解炉加1～2级悬浮预热器技术， 再对余热发电窑进行技术改造， 即对于上例所述立窑厂，停产第三台立窑，并对已建成的直径3.6米×74米中空窑加装流态化分解炉及1～2级悬浮预热器，同时对余热锅炉进行局部改造，这一步的投资约需800～1000万元。上述两步改造工作完成后，以总投资4500～5000万元的代价，将原立窑厂升级换代为预分解窑厂，并使熟料总产量维持在原有3台立窑总和的水平，在每吨标准煤到厂价不高于180元的条件下，水泥生产成本可降至95元以下。

火力发电厂、水泥厂余热发电等输灰系统内壁，由于长期受到高温烟气的冲刷，并且烟气中携带有细小的灰颗粒，这样就对输灰系统内壁产生冲蚀磨损。输灰系统通常由普通钢板焊接而成，内壁没有采取任何防磨措施，在高温腐蚀和灰颗粒冲蚀的协同作用下，会加速烟道内壁的磨损，从而使得材料提前失效。截至2011年7月，传统的防磨技术主要是堆焊和热喷涂耐磨涂层，这两项工艺实际效果较好，但是成本较高。同时该工艺现场施工难度大，难以满足现场施工复杂的条件。相关的专利文献，如专利号为CN200910184637.X《氧化铝陶瓷耐磨弯头的制造方法》主要是针对工艺设计，再如专利号为N200710072200.8《锅炉煤粉管道、除灰管道堵漏耐磨胶泥及其制作方法》主要是针对煤粉管道、除灰管道的堵漏，虽然有一定的耐磨性能，但是无法抵抗烟气中灰颗粒的冲蚀磨损，实际效果一般。

利用余热余压技术在各行各业应有不同，主要是根据生产规模和生产工艺而定。下面以实例说明利用余热余压在不同企业节能减排中的应用途径。

1、水泥厂余热发电 水泥生产属高耗能产业，在我国水泥行业生产中，传统的湿法窑、立波尔窑和中空干法窑生产线普遍存在工艺落后、设备陈旧和管理水平低等问题，利用余热发电技术可提产节能，是企业培植的新的效益增长点。某水泥厂利用现有的1200t/d熟料生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热，建设一座1.5MW低温余热电站，设计年运行7200小时，平均发电功率1450kW，年发电量1044×104kWh，每年节约电量7.2×106KWh，一年节约电费约300余万元。

2、炭素厂余热回收 某炭素厂煅烧炉排出大量的高温烟气，温度约850～900℃，从烟囱直接排入了大气中，造成了很大的能源浪费，并且污染环境。而其生产工艺用热是由热力分厂的蒸汽炉供热，每年需要消耗大量的蒸汽，成本较高。为改变这一现状，企业对煅烧炉进行了节能减排技术改造，即对煅烧炉的高温烟气用烟道式余热导热油炉进行回收利用，为生产及生活供热。

具体方案为：将煅烧炉的高温烟气引入一台1.4MW的烟气余热导热油炉中，炉内导热油经过与高温烟气进行热交换，达到生产用热时温度后供生产使用，并为部分厂区的冬季供暖提供热源。煅烧炉烟气经余热炉降温后由900℃左右降为400℃左右。为了对此部分烟气余热二次利用，又通过一台气水加热器对自来水进行加热，为企业职工提供生活用水以及保障厂区其余部分的冬季供暖，烟气温度再次降温至200℃左右，再由引风机排入烟囱。

在此次技术改造中，通过对煅烧炉的烟气余热进行回收利用，取消了原蒸汽供热系统，不到一年就收回了技改投资成本，产生了良好的经济效益。