水泥窑余热发电技术的应用及其经济分析

李光义

（平邑中联水泥有限公司，山东 临沂 273300）

1 立足于整体介绍水泥窑余热发电技术

1.1 水泥窑余热发电技术的背景

在水泥生产行业中，一种名为新型干法水泥熟料的生产方式得到了广泛的应用，但是在生产过程中由熟料的冷却剂和预热器会排放出许多的 350摄氏度的废气，这些废气中占据的整个过程中热能比值的三分之一左右，如果将这些废气中的热能进行回收发电，就会带来很可观的经济效益和环境效益的提升。进行回收利用之后，就可以将企业的能源利用率提升到 95%之上。与此同时，国内的经济的飞速发展也给电力能源的需求提出了新的要求。煤炭发电产业的发展不但会导致电力短缺的加剧，同时也会造成大量的有害气体的排放，造成大气污染的加剧。不论是从自身的经济效益还是生态环境的要求，国内的水泥生产的企业都在积极的建设水泥窑余热发电设施。

1.2 使用水泥窑余热发电技术的目标

水泥生产企业在自身的生产过程中建设余热发电系统的主要目标可以概括为以下几点：首先，可以降低自身的能耗消耗，提升自身的生产效率，同时也有利于生态环境的保护。其次，积极响应建设节约型社会，推动资源综合使用的环保政策。再次，建设余热发电设施，是为了符合清洁发展机制的要求，这个机制在国际上都是通用的，发达国家遵守这个机制中的温室气体减排义务，可在市场上进行额度上的出售来直接获得经济效益。我国属于发展中国家，遵守这个机制中的义务可以获得额外先进的技术和资金上的支持，这是一个双赢的机制。最后，是对于企业自身的利益来说，能源利用率提高，会减少自身的资金支出，同时也能增加新的经济收入。从某种意义上来说，对企业来说，在自身的经济效益提升的同时，也能为环保事业出一份力。

1.3 建设余热发电站的基础原则

以下的基本原则是在水泥窑余热发电站建设过程中必须遵守的：不影响水泥产业的基本生产，不增加生产过程中的电力、人力消耗，不改动任何水泥生产的过程中的生产流程以及工艺还有设备。

1.4 水泥窑余热发电站的运行方案

中低温水泥窑的余热发电技术就是把水泥的烧制过程中产生的 350摄氏度左右的废气剩余热能让负责回收的两个锅炉进行集中回收，再让汽轮机进行发电作业。通过中低温水泥窑余热发电技术的使用以及余热发电站的建设，对生产过程中的余热蒸汽进行回收，作进一步的发电处理。不仅能够节约能源的使用，减少企业的生产资金投入。而且大气的颗粒污染物的含量可以得到有效地控制，对保护生态环境方面意义重大。

目前水泥生产企业的水泥窑余热发电技术的使用方案大都是都是利用窑头锅炉和窑尾锅炉以及一台配套使用的补汽凝气汽轮发电机的组合。水汽通过对窑头锅炉和窑尾锅炉输送，回收水泥生产过程中的中低温余热，在通过导管的输送将蒸汽导入汽轮发电机中，使得热能转化成动能，再驱动发电机启动进行发电。

2 水泥窑余热发电技术应用系统的介绍

2.1 窑头余热锅炉

窑头锅炉基本上采用的都是AQC余热锅炉，因为原来冷却机器出口的温度基本上都保持在 280摄氏度左右，在这种生产过程中产生的热量品级较低，进行动力回收的技术难度十分大。所以目前都是在目前不影响产品生产的前提下，对冷却机器进行改造，使得锅炉回收的废气的品级提升，有效地对废气热能进行回收使用。

2.2 窑尾余热锅炉

窑尾的余热锅炉目前水泥生产企业使用的主要是PH余热窑尾锅炉。建立在充分使用窑尾废气热能、系统阻力不变、不超过窑尾风机的负荷能力、充分保证窑尾袋的除尘功能的基础上。在设计窑尾PH锅炉的时候，管道入口从预热器的出口管接入，锅炉出口管和窑尾风机入口相连接，原来的预热器元件的风管出口作为旁路的风道使用。在窑尾锅炉上还要使用电动挡板控制入口和旁路管道上的风量调节。通过对窑尾锅炉改造前后的各种参数的变化对比分析的同时结合窑尾风机的功能曲线，以便确认风机的性能能够满足窑尾锅炉的增加阻力的技术要求。增强自身的余热收集和处理效率。

3 余热发电站的建设对水泥企业生产的影响

3.1 窑尾的高温风机的影响

在窑尾HP锅炉的控制漏风、架构设计、受热面、清灰和除灰、设计合理的废气管道等等的改造下，余热发电站正常进入运营后，窑尾的高温风机的荷载量会明显的有所降低，这个对水泥企业的生产起到了积极的作用。

3.2 生产材料的磨炼

伴随着余热发电技术的使用，废气温度的烘干就会产生较大幅度的变化。在这个过程中需要根据温度的变化来改变原有的磨炼生产原料的运作方式，以便适应废气温度的烘干变化。

3.3 窑尾的电收尘袋

目前绝大部分公司都采用电收尘袋进行收尘工作。在余热发电站进入运营之后，对收尘效果是根据地区、配料、燃料的不同而有着不同的影响的。在投入运营之后，对收尘效果的提升有着明显作用。

3.4 窑头的电收尘袋

在电站投入运营之后。窑头的收尘器工作温度会有着明显的降低，同时对粉尘的负荷能力也响应提高。有助于降低自身的粉尘排放量，有助于环保事业的发展。

3.5 对水泥窑系统操作的影响

因为在水泥窑系统中增加了两个窑头和窑尾锅炉，余热锅炉产生的废气又要进行二次的回收利用，在这个工作流程的要求下，水泥窑就需要就需对自身的整个系统进行一些小的改造，以便适应这个工作流程的要求。

3.6 对企业自身的经济效益

在没有进行水泥窑余热发电之前，企业自身的能源消耗是非常大的，因为能源中有将近三分之一的热能进入到空气中，要想达到原定的生产目标就会浪费很多的热能。在投入到自身的余热发电站建设之后，能源利用率有所提升，同时自身也可以提供生产所需的电能，节约成本的同时也可以获得额外的经济效益。

4 总结

本文从目前水泥行业普遍存在的问题出发，提及了目前国内正在普遍使用的水泥窑余热发电技术，从概念和背景出发，指出了目前的水泥窑余热发电技术的发展目标。同时也指出了在发展水泥窑余热发电技术的过程中应该遵守的基本原则。然后对余热发电技术的使用方案进行了概述，同时对目前国内应用最广的水泥窑余热发电站的内部构造进行了介绍，最后详细指出了余热发电站对水泥生产企业的经济效益的积极影响。希望能对今后国内余热发电站的建设有一定的启示作用。