篦冷机循环鼓风技术在水泥窑余热发电中的应用

（浙江长广（集团）有限责任公司长广企业服务分公司，浙江 313100）

篦冷机循环鼓风技术于2017年4月在长广水泥公司得到应用，主要技术改造内容是，在窑头排风机出口截取小于或等于100℃的废气，通过阀门控制，一部分进入烟囱外排，另一部分废气通过布置的专用保温管道，引至篦冷机高压风机进风口送入篦冷机。在此过程中，废气是循环介质，热量是循环介质携带的对象。首先温废气进入冷却机与熟料进行热交换获得热量成为热废气，然后热废气进入AQC 锅炉再将所获得的热量全部传递给工质，该循环过程中本该释放到大气中的热量重新带回AQC 锅炉，取得了显著的效果。

1 篦冷机循环鼓风系统设计

篦冷机篦板采用三代篦板，不容易堵住进风口，大大提高了熟料冷却面积，冷却效果好。为了确保余热锅炉的风量需求，同时确保经济效益，循环管道中的风量应与余热锅炉需求的风量基本相等。因此需要对原有的鼓风机就行改造，风压可以保持不变，功率、风量都需要满足实际要求，对风机的选型这里就不赘述了，结合长广水泥公司实际，将原来的G21（75Kw，0.6MPa）、G22（75Kw，0.6MPa）、G23（90Kw，0.6MPa）改为g21（90Kw，0.6MPa）、g22（90Kw，0.6MPa）、g23（160Kw，0.6MPa）。

Q1=QAQC

Q1---每小时通过循环风管的平均风量

QAQC---每小时进入AQC 锅炉的风量

2 循环风管道的设计

2.1 管径的设计

风量与风速的换算公式： Q1=V*S*3600

式中：V——出风口平均风速（m/s）

S——出风口通风面积 （m2）

2.2 循环风管长度及膨胀节的设置

管道长度具体长度可实际测量L1，由于循环风管温度约为100℃，存在较大的温差（与停窑时），需要考虑伸缩量。循环风管不考虑体积膨胀。

热膨胀系数并非常数，而是随温度稍有变化，随温度升高而增大。

L1为原始长度，L2为升温后的尺寸，ΔL 为变形量（L2-L1）

T1为原始温度，T2为升温后的温度，ΔT 为温差（T2-T1）

α为线性热膨胀系数

α＝ΔL/ΔTL1

依据膨胀量和线性膨胀系数对膨胀节进行选型，膨胀节尽量安装在直线度最长路段。当两种不同的材料彼此焊接时，应选择具有相近α的材料。如相差比较大的α，焊接时由于膨胀的速度不同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会导致焊接处脱落。

3 篦冷机循环风管保温层设计

由于篦冷机循环风管道直径较大，长度较长，为防止循环风散热降温，在篦冷机循环风管道施加体外保温措施，具体做法是在循环风管道外侧用180mm 方形稀土棉毡包裹，然后用0.8mm 镀锌铁皮保护，通过采取体外保温措施，使篦冷机循环风管道温降控制在7℃以内。

4 篦冷机循环风管布置及阀门控制

为降低循环风管道阻力，管道布置应尽量取直，避免转弯，确实有必要转弯的地方，尽可能柔性转弯，90°转弯处用两个45°弯组成，管道接口按呐叭口状连接，距离尽量缩短，尽可能减少风压损失，长广水泥公司篦冷机主循环管道安置在G21 风机上方，再通过一个个支管连接到G21、G22、G23风机进风口。防止循环风对窑系统和熟料冷却造成不良影响，在每个风机入口处增设阀门，可调节循环风和空气的比例，由中控操作员根据篦冷机内的温度情况（熟料的冷却情况）就行控制。

5 篦冷机循环风改造投资

投资费用主要包括几个调节阀门、其它板材、型钢和保温材料、管道安装等，浙江长广水泥公司2500t/d 生产线篦冷机循环风改造投资费38.8 万元。

6 篦冷机循环风应用效果

此项技术改造可在窑系统正常运转的情况下布置主管道的安装，再利用检修时间完成主管道和出风口的焊接，还有支管道和鼓风机入口出的连接和阀门的安装，工期10 天。

6.1 入AQC 温度及发电能力

篦冷机循环风投入使用后，锅炉入口温度提升，余热发电量发现明显提升，现对改造前后的数据罗列如下：

表1.2017年3月4～23日篦冷机未使用循环风时入AQC 温度等参数

表2.2017年5月4～23日篦冷机使用循环风时入AQC 温度等参数

表2.改造后各项生产数据统计表

表1与表2数据来自同一条生产线，工况几乎无差异。

6.2 对熟料冷却效果的影响

篦冷机使用循环风后，出中段篦床的熟料温度略有升高，但由于更改了原来风机参数，提高了三段篦床的冷却风量，另外增设的阀门也可调节风量比，因此出篦冷机熟料温度变化并不是很大。

6.3 对熟料产量的影响

篦冷机使用循环风后，主要作用范围在窑头部，对窑生产系统的影响甚微，据统计入窑二次风的温度略微升高，但变化并不明显。截取生产的20天为一个周期进行平均比较，从耗煤量和孰料产量来看，没有波动，可以看出 AQC 入口温度平均提高 365.5℃-307℃=58.5℃，日平均发电提高95386.4-87745.5=7640.9Kwh，吨熟料提高发电量2.547Kwh/t，技术效果明显。

6.3 效益分析

因使用循环风后增加的能耗0.8Kwh/t，若水泥窑年正常生产320 天，电价按0.75 元/Kwh，全年可产生纯利润约126 万元，而项目改造投资仅用38.8万元，投资回报率相当可观。

7 结论

篦冷机循环鼓风技术是一项高效节能技术。通过在浙江长广水泥公司2500t/d 水泥窑的篦冷机上应用，取得净增吨熟料发电量 2.547kWh/t，投资回报率325%显著技术经济效果。从目前运行情况来看，篦冷机循环鼓风技术是成熟的、可靠的，并且随着技术应用的不断深入，篦冷机循环鼓风技术将为循环经济发展做出突出的贡献。