【技术】水泥生产过程中低温余热发电技术的应用浅析

在现阶段的工业生产中，大量的余热被浪费，直接造成了空气环境的污染和能源的严重浪费，未实现可循环利用，影响了社会的发展与进步。从客观的角度来说，350℃以下的中低温余热，不仅浪费较多，而且日常排放量比较大。350℃以下的中低温余热在品位上比较低，但庞大的数量却能供应需求。水泥生产过程中的余热，完全可以通过回收和利用，实现良好的发现效果。本文主要讨论水泥生产过程中低温余热发电技术的应用。

一、中低温余热发电技术

由于水泥生产的工艺多种多样，因此中低温余热发现技术并非局限在一种。经过实践探究，发现中低温余热发电技术主要有以下几种：

第一，纯余热发电技术。该技术的应用领域比较广泛，并且是现阶段常用的一种发电技术。纯余热发电技术与传统的发电并没有太大的差异。纯余热发电技术，主要是将水作为工质，利用朗肯循环，实现客观上的余热利用。余热锅炉将会代替常规锅炉进行工作，该技术的优势在于，运行可靠，并且安全性较高，初期投资少，适合中小型企业应用。

第二，带补燃锅炉的余热发电。该技术在现阶段的应用不是特别广泛，从技术的角度来分析，带补燃锅炉的余热发电技术，主要是在余热锅炉中生产的低压蒸汽或者是高温水，通过步燃锅炉来进行加温、加压，最终提高争气参数，促使其在汽轮机中做功，达到余热发电的效果。该技术虽然成熟，但系统比较复杂，耗费的成本较多，适用于大型企业。

第三，有机朗肯循环余热发电。有机朗肯循环以低沸点的有机物为工质来吸收废气余热，产生一定压力和温度的有机物蒸汽，进入汽轮机膨胀做功，汽轮机的排汽在凝汽器中凝结成液态的有机物。有机朗肯循环余热发电，在某种程度上结合了前两种发电技术的优势，是现阶段比较常用的中低温余热发电技术，获得了业界的广泛好评。第四，混合工质余热发电。混合工质发电的优势在于，它的蒸发过程就是变温的过程，在具体的发电过程中，混合工质要比单一工质的发电更有效率。例如，混合工质的发电工作，吸热蒸发过程，会最大限度的接近热源的放热过程线，这样以来，就可以降低不可逆损失，提高循环的效率，促进循环发电。

二、水泥窖应用中低温发电技术的方案

(一)余热条件

由于现阶段的水泥工厂已经认识到在，水泥生产过程中，中低温余热发电具有非常好的社会效益和经济效益，因此很多工厂都在探究相应的中低温余热发电技术。在此，本文就余热条件做出相应的阐述。由于水泥生产工艺比较繁多，本文主要以5000t/d级旋窑熟料生产线为例进行分析，比较符合大众生产。第一，窑头冷却机废气参数主要分为两点。中温端的参数为：废气量在额定工况下，一般保持在0--171000m³/h，废气温度一般保持在340℃--380℃之间，平均温度为360℃。低温端的参数为：废气量在额定工况下，一般保持在0--110250m³/h，废气温度一般保持在100℃--180℃之间，平均温度为120℃。第二，中温端的废气可以全部用来发电，而低温段的废气，由于气温比较低，并且总体上的波动范围非常大，因此不再考虑回收利用。第三，窑尾预热器排出的废气参数如下：废气量在额定工况下，保持在317000m³/h左右，废气温度徘徊在320℃--380℃之间，平均温度为340℃。第四，窑尾预热器排出的废气，在经过余热锅炉的处理后，其温度将会下降到210℃--220℃之间，主要是用于水泥原料的烘干工作。

(二)常规余热发电方案

根据客观上的发电需求，本文设定了常规余热发电方案，将朗肯循环的常规余热发电系统作为基础。常规余热发电方案满足多数的水泥生产企业的需求，并且能够在客观上实现循环利用的效果，不会造成太大的浪费。发现系统主要是采用低参数二级进汽补汽式汽轮机低温余热发电技术来进行发电，在水泥生产过程中，将水泥窑废气的余热，进行大量的回收，并且全部用于发电，以此来降低水泥生产过程中的能耗。第一，余热锅炉。窑头余热锅炉分两个蒸汽段和一个热水段。一段产生l.5MPa/305℃的过热蒸汽与窑尾余热锅炉生产的蒸汽混合后引入汽轮机做功;二段产生0.35MPa/155℃的蒸汽，部分用于锅炉给水除氧，另一部分引入汽轮机的补汽口;三段为热水段，用于加热凝结水，离开锅炉的废气温度降至100℃以下。由此可见，在具体的发电工作中，常规余热发电方案完全能够满足多数水泥生产的需求。同时，两个蒸汽段以及一个热水段的配置，能够在具体的工作中，应对多种情况，总体上的可行性较高，能够得到较为积极的成果。第二，汽轮机组的安排当中，主要采用了以下方法来进行。首先，配备两台余热锅炉，锅炉所产生的蒸汽，主要是用于一台补汽式汽轮机当中进行做功，补汽式汽轮机的功率为7.5MW，进汽参数主要为1.5MPa/300℃/38t/h，补汽参数与之相当，具体参数为0.35MPa/155℃/4.0t/h，为了能够在实际的工作中取得最理想的情况，排汽压力设定为0.007MPa。相应的参数设定后，还需要在具体的设备上进行检查。例如，余热锅炉需设置通废气的管道，这样一来就可以将余热锅炉从水泥生产系统中解脱出来，同时还可以保证电站在停机的情况下，不会影响到水泥窑的正常生产工作。从以上的表述来看，水泥生产过程中低温余热发电技术的应用，不仅可以对水泥生产提供较大的保障作用，同时也可以在客观上加强废气的利用，实现可持续发展。