水泥厂余热利用研究

王 彬

（中材节能股份有限公司湖南岳阳414400）

水泥厂余热利用研究

王 彬

（中材节能股份有限公司湖南岳阳414400）

水泥是一种主要的建筑材料，水泥窑炉在生产过程中会排放出高中温烟气，这些余热资源可以被直接或者间接利用，会带来良好的经济效益和社会效益。根据发电设备的类型来确定余热发电技术,同时还要考虑工艺操作流程、规范等因素。为有助于环境保护、能源节约、经济效益提升，需要充分利用生产时产生的热量。随着当今社会对低碳、环保的发展要求逐渐强化，余热发电技术的研究与应用对企业发展和社会的持续发展具有重要的意义。

水泥厂；余热发电；研究

1 概述

在基础设施建运方面，近几年国家投入了大量的人财物。作为一种主要的建筑材料，水泥是规模大、数量多。现在的大型水泥生产企业中，可以这么说，在生产过程中，未回收排放废气的余热之前，水泥厂的能源消耗和能源浪费巨大。中低温纯余热发电技术应用于水泥厂中，可以将热能与电能的转换很好的实现。将这部分余热充分利用起来，可以有效降低能耗和生产成本，同时提高能源有效利用率进一步改善环境质量。高温烟气和中温烟气余热是水泥厂排放余热的两种类型，其中中低温纯余热发电技术，可以实现能源再利用，也因此能够很好的实现热能与电能的转换，余热发电技术具有很好的发展前景与发展空间，是一种绿色环保、经济效益明显、符合国家清洁节能产业政策的发电技术。

2 余热发电的特点

2.1 发展历程

水泥窑炉烟气余热直接利用主要有两种方案:一种是回收烟气余热加热空气;另一种是排放烟气循环回送到窑炉中.改革开放以后，漏风、堵灰和效率不高等问题普遍存在于余热回收的主要设备，余热锅炉及发电机组的工作效率很低。90年代开始，水泥厂余热主要来自窑头窑尾废气，经过补燃锅炉进行加温加压。但是补燃锅炉不经济，环境污染也较明显，因此未能得到大范围的推广与应用。2000年以后，纯低温余热发电技术逐渐应用到余热发电中，无需配置任何燃烧设备，直接利用窑头窑尾排放的中低温废气进行余热回收发电，具有更好的节能和环保效果。

2.2 技术特点

高温烟气余热发电装置既可采用燃气轮发电机组，也可采用余热锅炉。废气排出时，废气的余热品质和含量都具有很大的波动性，发电量一般只能满足部分生产用电，因此纯余热发电的来源不够稳定，直接导致发电的产能难以稳定运行。其设备的结构相对简易，运行成本低。

由于有较低余热烟温，中温烟气一般余热发电方式为蒸汽轮发电机组，中低温纯余热发电技术发电的来源完全依赖于其余热排出，中温烟气余热发电需要进行纯余热收集，原因是其采用补燃型余热锅炉才能提供全部生产用电，同时串联多个余热排出口，这对多余热源的废气利用有很大的实用性。有机朗肯循环余热发电能够弥补中低温余热的温度不足的问题，此类发电对废气的余热温度有一定的要求，通过低沸点的有机媒介吸收热量，温度较低的废气余热进入汽轮机做功，优点主要表现在：余热吸收的效率高；有机媒介的声速小，间接减少了机器运行的成本；降低湿蒸汽的腐蚀作用，减少更换零件的频率。

3 余热发电系统的工艺流程

3.1 余热发电系统

余热电站的热力循环是基本的蒸汽动力循环，整个余热发电系统炉机内部水经历一个水—蒸气一水的工艺流程。

3.2 余热装置

3.2.1 汽轮发电机是热能转换为电能的设备，将余热锅炉产生的过热蒸汽的热能转化为机械能，余热发电常使用的汽轮机为减速式汽轮机，调节系统稳定可靠，运行方式分为速度控制和压力控制。汽轮发电机的配制选型主要有：单压系统和混压系统。单压系统发电量小、操作简单方便，在小型的水泥厂余热发电中应用比较广泛。混压系统设备比较复杂，能够满足发电量大的要求，效率较前一种要高。

3.2.2 余热锅炉可以分为自然方式和强制方式或者卧式和立式两种。余热锅炉处于窑尾锅炉与预热器之间，同时考虑省煤器和水冷壁换热面相应减少。利用中温余热给锅炉加热至饱和状态，在实际操作过程中，对设备的整洁度要求较高，既要确保锅炉器件之间的安排合理，也要保证密封性良好，在停运阶段还要确保锅炉容易清理，方便检修。要做到防尘防灰，有利于余热锅炉和窑尾锅炉的布置，为了增加锅炉与废气的接触面积可以将增大热换管的交流面积。

3.2.3 热力设备的选型与容量依据对排出废气的品质和规模进行评估，将发电的产能综合考量，机组不设置高低压回热加热器,高压加热器由窑尾余热换热器代替。热力系统的配制要依据水泥厂中低温余热资源的品质和规模考虑，性能指标还需结合实际情况综合判定。

4 结语

现在的大型水泥生产企业中，不可避免地有大量的能源被浪费，余热锅炉可以依照多种方式进行分类，在实际操作过程中，对设备的整洁度要求较高，所以，既要保证锅炉的密封性能良好，在停运阶段还要确保容易清理，方便检修。每年在生产过程中水泥厂产生的高温、中低温余热数量非常可观，未回收排放废气的余热之前，水泥厂的能源消耗和能源浪费巨大。将废气余热利用起来，实现从热能到电能的转换，即提高了能源的再生利用率，又减少了污染治理的成本。

王彬（1979—），男，河南信阳人，硕士，主要从事余热电厂施工中材节能股份有限公司工程部职员。