水泥余热发电的综合能效提升技术.docx

水泥余热发电的综合能效提升技术 李会聪摘 要：现如今，我国是科学技术快速发展的新时期，综合国力显著加强，介绍了水泥余热发电的工艺流程，并详细阐述了通过多年经营管理和实践，总结并积累的一系列水泥余热发电创新技术，所获的综合能效提升经验及科技成果，在行业内具有适用性和推广价值。关键词：水泥余热发电;能效提升;创新技术;科技成果引 言传统的水泥工业是一个高能耗、高污染的能源型化工产业，虽然运用了新型干法水泥熟料生产工艺，但是烧纸工作仍然采用窑外分解，这一过程中的能源利用率明显不足，会存在大量的中、低温废气没有充分参与燃烧过程，不仅是一种能源浪费，还产生了一定环境污染问题。文章基于水泥厂中低温余热发电系统，将水泥生产线中没有完全利用排除的中、低温废气加以回收利用，作为二次燃料，减少能源损耗和资金成本。纯低温余热发电由于是不用燃料的余热利用，所以更符合节能环保的绿色可持续发展理念，水泥厂可以使用余热发电，减少外购电量，降低水泥生产成本，减少能源损耗，提升经济效益。是新时代水泥厂发展和转型的新趋势，我国作为水泥厂的生产消费大国，需要合理应对能源问题，保护环境，优化水泥生产线，促进水泥厂余热发电技术不断发展。一、水泥余热发电优化设计、施工的原则（1）余热发电系统是将水泥作为主线，无论在哪种状况下，余热发电都不可以对主线生产造成任何不良影响。（2）不可以通过增加热耗来提高发电量。（3）认真遵循以热定电基本准则，余热提供量与发电量是对等的关系。（4）最大限度将余热调送至余热电站系统用来发电使用。（5）不断地提升余热电站相对窑的运转效率，把水泥窑排放的余热转换成电能。水泥余热发电优化设计、施工和运行是建立在以上设计、施工的原则基本前提下的，利用先进的科学技术，实现对水泥余热发电的优化设计。除此之外，还需要对工程施工的可行性、整体的投资回收情况等作出综合的分析。二、综合能效提升的关键技术（一）锅炉系统的技术创新。1）ASH技改。（1）按直翅片管结构重新设计ASH过热器，解决环形绕翅片管ASH过热器堵灰及阻力高的问题，保证烟气侧阻力值控制在250Pa以下。（2）对ASH过热器管束截面重新设计，增加ASH过热器换热面积，ASH过热器出口蒸汽参数可提高至1.0MPa、19.8t/h、370。（3）重新设计AQC锅炉至ASH过热器之间蒸汽管道，将管径由DN125提高至DN150，降低管道阻力和压损。（4）更换ASH过热器本体及管道外保温结构，确保外壁温度不超环境温度+20。（5）通过以上关键技术的技改，可在锅炉蒸发量不变的情况下，发电量提升约15%。2）在线空气脉冲自动吹灰。（1）AQC炉、ASH炉、SP炉在运行过程中存在严重集灰，厚者达40公分，严重影响发电量。我们先后实行过振打清灰、蒸汽吹灰等技术，效果均不理想，除了成本高、维护大外，人工补清存在安全隐患，蒸汽吹灰容易结垢凝块，更难处理。（2）经多年论证、研究，发明了在线空气脉冲自动吹灰技术，通过定时自动启动一定压力、容量的压缩空气，布控好喷枪及喷嘴的位置、角度等参数，可以彻底清理锅炉的积灰。目前已在多个电厂实施，效果明显。而且比之振打清灰、蒸汽吹灰投资省，人工成本也低。3）烟道耐磨陶瓷保温。（1）原锅炉入口的风管内衬采用耐火浇注料，厚而保温差，易脱落，管道易烧塌，寿命不足2年，维护频次及成本高。（2）经试验性测试，采用新型耐高温耐酸碱耐磨的特殊陶瓷材料，其工艺为120mm内衬（无石棉硅酸钙板50mm+耐磨陶瓷料70mm），材料具备耐受700高温，材料薄，通风面积大，保温效果好，寿命达到5年以上，解决以往多种缺陷，目前已在多厂成功应用。4）高温、中温烟道调控。（1）在高温和中温烟道上增加自动调控阀，以控制高温和中温风量，通过数据模型分析，优化AQC和ASH蒸汽参数，达到发电功率最大化。（2）该控制模型，正并入信息化大数据分析模块，将增加更多相关参数的分析，进一步提升机组的能效数据。（二）降低余热发电厂用电。双曲线自然通风冷却塔。自然通风冷却塔整体运行成本和检修费用是非常低的，但其占地面积是非常大的，初期投资成本非常高。针对装机容量小的余热发电系统采用的机力通风冷却塔更具优势，而当余热发电系统所需循环水量很大，利用双曲线自然通风冷却塔比机力通风冷却塔更具优势。采用变频电机。余热发电系统当中风机类型的选择和电泵通常是按照具体工程状况及安全余量进行合理的选择。但在具体工程施工作业当中，会随着余热发电状况的变化，泵与风机选择的额定流量和扬程是比较大的，但实际需求却非常小，这就需要通过阀门节流进行调节直至流量和扬程达到最为合适的一种状态。但需要明确指出的是，在这一过程当中阀门节流带来的损失是非常大的，并且会使得电机的能量损耗数量大大超出估算数值，同时厂用电率将一直处于不断增高的状态。变频电机选用的时候，需要注意如果实际需求流量过小，则可对泵、风机的实际转速来做出科学合理的调整，以此降低阀门节流所造成的巨大损失。根据以前水泥窑余热发电运行工作的有关成功经验，在凝结水泵、给水泵、循环水泵和冷却塔风机当中都可以通过运用变频的方式来解决，实现对整个发电工程运行成本的系统化掌控。以就近取电作为用电原则。一般情况下，水泥的生产线长度是非常大的，余热发电锅炉、有关发电设备在分布上过于分散，要想把发电系统的电能损耗控制在最低的程度，则可将用电设备与水泥系统用电联合在一起，以就近取电为基本准则，通过对DCS、光纤的全方位掌控，来达到提升电力系统整体工作效率的目的。（三）水泥厂余热发电技术。水泥厂余热发电技术通常应用在预热器上，能够完全吸收余热废气热能，提高能源的利用率。对于余热废气无法保证成分、含量的情况，能够串联多个废气排出口，統一收集，还能够有效控制温度在合理范围内。值得注意的是，废气余热转化的过程比较浮在，由于实际产出的收益并不能买次都应用在电能转化设备上，提供运行功率，所以如何处置多余余热废气也是水泥厂企业需要重视的问题，不能仅仅依赖水泥厂余热发电技术，还要结合多种技术方法处理余热废气。三、余热发电智能化发展趋势未来智能化余热发电系统一定是通过电厂信息化、智能化等手段有机的结合形成一个大系统，全面融合互联网云平台、大数据等形成一个大型数据网络，给企业在生产过程的指导和监控、现代化的管理都将带来极大的提升和发展。未来智能化余热发电系统将不断优化工艺系统，改进设备配置，转换编程理念，真正做到生产优化与分析、在线决策，辅之以智能巡检管理、生产报表管理、设备实时监控，实现整个余热发电系统的智能控制。结 语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余热发电技术，从概念和背景出发，指出了目前的水泥余热发电技术的发展目标。同时也指出了在发展水泥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。参考文献1 王建芳，胡于圭.水泥工业余热发电及其工程M.北京：中国建材工业出版社，2011.2 中国水泥网.水泥窑纯低温余热发电技术大全M.北京：中国建材工业出版社，2009.3 阚常玉，傅子诚.水泥厂余热发电发展趋势A.中国水泥技术年会暨第十三届全国水泥技术交流大会论文集C.2011. -全文完-