浅谈中低温纯余热发电技术在水泥厂中的应用

引言

在水泥厂生产过程中,中低温余热的排出往往会对生态环境造成恶劣影响,不符合可持续发展的基本要求。新时期下的水泥厂发展过程中要高度重视能源节约与环境保护,真正实现低碳环保。基于此,本文对中低温纯余热发电技术在水泥厂中的应用进行探讨,对于促进水泥厂的综合发展具有重要意义。

1中低温纯余热发电技术及其特点

纯余热发电是一种简单、可靠的发电方式,以水或水蒸气为支持,将余热向电能转化。纯余热发电动力稳定性不足,无法保证电能供应的稳定性,这就需要对电能进行有效控制。中低温纯余热发电技术的显著特征在于,中低温余热排出不够稳定,余热品质不高,温度范围在350℃左右。以中低温纯余热发电技术为支持,能够对多个余热排出口进行串联,对多余热源废气加以合理利用,保证技术的实用性。中低温纯余热温度较低,系统压力控制于低区位。中低温纯余热发电技术的应用中,能源转换以余热为源头,通过配套系统设施来实现能量转换。

2中低温纯余热发电技术的工艺流程

就中低温纯余热发电技术来看,在实际应用过程中主要是以工艺系统余热量为支持进行计算,通过余热量计算对生产规模及工艺加以确定。中低温纯余热发电技术应用过程中,可将余热回收划分为两部分,废气余热分别来自于窑头冷却机出口和窑尾预热器出口,冷却机冷却效果会对窑头冷却机出口废气余热产生影响,冷却效果不佳的情况下,会排出较大的余热量,此时有较高的回收率。若冷却效果较好,则排出余热量较少。在中低温纯余热发电系统中,余热回收装置类型众多:（1)中部抽气式余热回收装置,能够结合水泥厂实际生产需求,将蒸汽压力与温度提升,保证较高的回收率,整个系统运行较为简单。（2)回热循环式余热回收装置,系统运行过程中以专业设备为支持,成本较高,回收效率也较高。（3)余风直接式余热回收装置,整个系统装置简单,回收废弃压力较低,温度不高,设备体积较大,因而系统成本也比较高。就窑尾余热生产工艺来看,部分余热回收通过预热器实现,该热源具有

烘干特性,以增湿除尘系统为支持能够将余热进行排放。在对余热回收装置进行设置过程中,需要对多余废气余热回收进行综合分析,将其与生料磨系统有机结合,向余热锅炉提供高温废气。因此在水泥厂中对于低温纯余热发电技术的应用,必须对各项因素进行综合分析,以用电规模、余热品质等因素作为主要指标,优化工艺流程,使余热发电质量得到明显提升,促进中低温纯余热发电技术在水泥厂中的科学化应用。

3中低温纯余热发电技术在水泥厂中的主要应用设备

3.1汽轮发电机

在水泥厂中对于中低温纯余热发电技术的应用,以汽轮发电机作为主要设备,其有着稳定可靠的工作性能,能够促进热能向电能的顺利转化,并且发电效率趋于稳定,发电量容量能够超出设计方案的20%,因而具有良好的应用价值。就水泥厂而言,中低温纯余热热量在规模与品质方面无法保持稳定,波动性较强,为确保热量来源的高度适应性,需要对汽轮发电机的实际性能加以把握,明确其工作范畴,在此基础上规范开展发电工作,从而为水泥厂的良性运行提供支持。就当前汽轮发电机的配制选型来看,主要分为两种类型:(1）单压系统,此类汽轮发电机能够满足部分工作场所要求,要求发电量小,在3000kw以内,并且操作较为简便,此类汽轮发电机能够满足小型水泥厂在余热发电方面的应用需求。(2）混压系统,此类系统设备复杂,以主蒸汽口与辅助进气口进行协调配合,以闪蒸技术进行辅助,能够满足水泥厂大发电量的实际需求,通过与单压系统进行对比,单台发电量能够达到其两倍以上,效率也比较高,对于特大型水泥厂来说,在中低温纯余热发电过程中为更好地满足发电需求,需采取构建机组的方式。

3.2余热锅炉

余热锅炉水泥厂中低温纯余热发电过程中的重要设备,就循环方式不同可以划分为自然方式和强制方式,就布设方式不同可以划分为卧式和立式。中低温锅炉系统一般包含1台窑头锅炉和1台窑尾锅炉,彼此协调配合满足操作需求。在实际操作过程中,必须要保证设备具有较高的整洁度,维护元器件稳定运行,避免换热原件积灰而影响其使用寿命。因此在余热锅炉使用过程中,要保证锅炉的密封性,合理安排器件,在停运阶段妥善清理和检修,以优化余热锅炉的使用性能。中低温废气温度较高,可达400℃,此种情况下若长时间使用,会对设备密封性造成不利影响,较大的含尘量会影响部件性能,进而导致设备运行效率不佳。在对窑头锅炉与窑尾锅炉布设过程中,要防尘防灰,并通过换热管交流面积的增加来增进锅炉与废气的接触,提高运行效率。

以海螺川崎公司的余热锅炉为例,可以初步了解余热锅炉的构造以及设备设计的关键。自1995年在国家计委等有关部门的支持和帮助下,日本川崎重工和中国安徽海螺集团通过一套中低温纯余热发电设备结缘,成立合资公司大力推广中低温纯余热发电技术。

海螺川崎公司的窑头锅炉设计为立式自然循环锅炉,带汽包,烟气自上而下通过锅炉。锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器,由于废气粉尘为熟料颗粒,粘附性不强,除尘方式采用自然沉降。工艺上,在锅炉进气前布置沉降室或干扰式分离器。另外,为增大换热面积,窑头锅炉的换热管设计为螺旋翅片管。而窑尾锅炉则采用卧式强制循环锅炉,带汽包,锅炉自烟气流动方向分别设置过热器和蒸发器。烟气在换热管外水平方向流动,受热面为蛇形光管,设置机械振打装置来解决废气的粉尘附着问题。

近期,海螺川崎公司又自主研发了新型立式窑尾锅炉,废气流向变为纵向,同样配套机械振打装置来除尘。较原来的卧式窑尾锅炉,具有显著的技术优势:

(1）锅炉内部换热管采用翅片管,清灰采用机械振打,在保证必要换热面积的同时,大大减少了锅炉重量,降低了设备成本约30%:

(2）锅炉内部换热管的规格及排列方式使烟气阻力损失达到最小,大大降低窑尾风机的负荷:

(3）锅炉结构形式为立式,余热烟气流向为上进下出,减少了进出口烟气管道的长度,降低了投资成本:

(4）锅炉外形尺寸小于传统卧式锅炉,减少了设备占地面积:

(5）锅炉为组装式,各受热面管排及联箱均在工厂组装完成,模块化发运,现场直接组装即可,减少了现场安装工作量,缩短了项目工期。

4结语

综上所述,为满足现代建筑行业发展对于水泥的需求,水泥厂中对于中低温纯余热发电技术的应用,要明确技术特点,优化工艺流程,以设备为支持,促进热能向电能的转化,充分利用资源,为水泥厂各项工作的开展提供支持,在保证水泥厂生产效率的同时,降低环境污染,促进经济与生态的协调发展。