??? 水泥廠的余熱按水泥工藝分為中高溫余熱和低溫余熱兩種，中高溫余熱是中空回轉(zhuǎn)窯（國(guó)內(nèi)尚存幾條生產(chǎn)線）窯尾排出的廢氣，大約有850℃。低溫余熱是從干法預(yù)熱器窯窯尾SP窯排出的攜帶生料粉的廢氣，還有窯頭冷卻機(jī)（篦冷機(jī)）AQC窯排出的攜帶熟料粉的廢氣。國(guó)內(nèi)對(duì)SP窯的廢氣取熱溫度（入鍋爐溫度）約在330℃～360℃左右，AQC窯的廢氣取熱溫度（入鍋爐溫度）約在350℃至380℃之間。國(guó)外對(duì)AQC窯廢氣的取熱溫度（入鍋爐溫度）是310℃左右，其煙氣量遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)同等窯型冷卻機(jī)的廢氣量。
??? 為使水泥廠的余熱利用效果達(dá)到最佳狀態(tài)，盡量使窯頭AQC鍋爐的排煙溫度降到最低，采用閃蒸技術(shù)，部分給水用閃蒸器多級(jí)閃蒸產(chǎn)生低壓蒸汽，供汽輪機(jī)補(bǔ)汽用。同時(shí)，其中另一部分給水加熱后供SP鍋爐和AQC鍋爐。
??? 閃蒸器產(chǎn)生的低壓蒸汽，用來汽輪機(jī)低壓段補(bǔ)汽的方法來回收低溫余熱，并提高余熱利用效率，提高噸熟料水泥的發(fā)電量。同時(shí)，汽輪機(jī)低壓段補(bǔ)汽的方式，對(duì)汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全起到了關(guān)鍵作用。國(guó)外對(duì)這種低壓段補(bǔ)汽的汽輪機(jī)研制中發(fā)現(xiàn)，研制高效的閃蒸器并多級(jí)閃蒸產(chǎn)生低壓蒸汽補(bǔ)汽時(shí)，鍋爐負(fù)荷的變化對(duì)汽輪機(jī)的影響比較小的同時(shí)，汽輪機(jī)的運(yùn)行也比較穩(wěn)定。
??? 目前，一些水泥廠和設(shè)計(jì)院作5級(jí)分解窯水泥企業(yè)的總體熱平衡計(jì)算后布置熱力系統(tǒng)時(shí)，取消或不設(shè)閃蒸系統(tǒng)。還有為了提高窯頭AQC鍋爐的蒸汽品位，篦冷機(jī)上的抽氣孔向前移動(dòng)（窯頭燃燒器用的高溫?zé)犸L(fēng)量不受影響前提下），使入鍋爐的廢氣瘟度提高至380℃，同時(shí)增設(shè)三次風(fēng)余熱鍋爐將窯頭AQC余熱鍋爐，窯尾SP余熱鍋爐生產(chǎn)的飽和蒸汽過熱后產(chǎn)出滿足（不帶補(bǔ)汽的）汽輪機(jī)供汽要求的低壓過熱蒸汽。
??? 經(jīng)調(diào)查和研究，4—5級(jí)預(yù)分解窰的SP爐和AQC爐的工作壓力根據(jù)工廠的具體情況選擇不同的工作壓力，熱力系統(tǒng)中的三次風(fēng)余熱鍋爐的設(shè)計(jì)布置應(yīng)同水泥廠總體熱力系統(tǒng)的熱平衡來確定。總之，SP爐的排煙溫度約210—220℃之間，AQC爐的排煙溫度約100℃以下。
??? 從AQC鍋爐加熱水段加熱的熱水（接近除氧溫度）進(jìn)入除氧器，經(jīng)除氧后的水進(jìn)入蒸發(fā)段。一般情況下低壓鍋爐的給水是經(jīng)除氧器除氧后的除氧水，水溫為104℃，窄點(diǎn)溫度取20℃-25℃，相應(yīng)的煙溫為124℃，排煙溫度將會(huì)超過124℃以上。鍋爐的補(bǔ)給水與汽輪機(jī)的冷凝水混合后由給水泵供給鍋爐的熱水段，這時(shí)的給水水溫為40℃至70℃之間，當(dāng)窄點(diǎn)溫度取20℃-25℃，相應(yīng)的排煙溫度至少能達(dá)到105℃以下。這比常規(guī)的鍋爐多利用了100℃至124℃之間的熱量，煙氣焓相當(dāng)于7．5Kacl/Nm3。
某水泥廠入AQC鍋爐的煙溫為380℃，按常規(guī)布置，包括SP爐的給水，AQC鍋爐加熱水段進(jìn)口水溫為40℃到70℃，出口水溫接近于鍋爐的工作壓力下的飽和溫度時(shí)，AQC鍋爐的煙氣溫度為130℃左右。這時(shí)，煙氣側(cè)的放熱量為76Kacl/Nm3。當(dāng)鍋爐的補(bǔ)給水與汽輪機(jī)的冷凝水混合后由給水泵供給鍋爐的熱水段時(shí)并供給除氧器時(shí)，排煙溫度為100℃左右，多吸收了7.5Kacl/Nm3,約占吸收熱量的10﹪，相對(duì)提高了總的余熱利用效率。
??? 我公司為某水泥廠設(shè)計(jì)的HG-33000-AQC鍋爐是為窯外分解窯低溫余熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)的余熱鍋爐。該鍋爐布置在窯外分解窯的窯頭位置，窯頭部分用來冷卻水泥熟料的空氣經(jīng)熱交換達(dá)到380℃后進(jìn)入AQC鍋爐的進(jìn)口，流經(jīng)過熱器，對(duì)流管束，省煤器，熱水段，煙溫降到100度之后，經(jīng)窯頭除塵器除塵后排入大氣中。
??? 該鍋爐屬于單鍋筒自然循環(huán)立式鍋爐，被加熱的工質(zhì)分為兩部分，一部分經(jīng)省煤器后進(jìn)入鍋筒經(jīng)下降管入對(duì)流管束，在這里被加熱后的汽水混合物引入鍋筒，汽水分離后的飽和蒸汽入三次風(fēng)余熱鍋爐后過熱至400℃的過熱蒸汽，此段循環(huán)為自然循環(huán)。
??? 另一部分給水水溫為40（70）℃凝結(jié)水（來自凝結(jié)水泵和補(bǔ)給水泵）經(jīng)鍋爐的熱水段，工質(zhì)在熱水段中加熱至～100度、～0．2MPa熱水，進(jìn)入除氧器。
??? 這種鍋爐的技術(shù)參數(shù)如下：
??? 這時(shí)，從熱水段出來的熱水進(jìn)入除氧器。熱水段的給水量為～16/h、鍋爐的出水溫度為100℃、排煙溫度約為105℃。
??? 根據(jù)國(guó)外資料介紹，水泥廢熱回收發(fā)電技術(shù)的利用針對(duì)不同水泥生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢熱條件及參數(shù)確定窯頭AQC鍋爐的工作參數(shù)和窯尾SP鍋爐的工作參數(shù)，窯尾SP鍋爐的排煙溫度同時(shí)還要滿足水泥生料烘干的需要。國(guó)內(nèi)水泥廠的窯尾SP爐的排煙溫度一般采用220℃左右，國(guó)外水泥廠的窯尾SP爐的排煙溫度一般在245℃—290℃之間。國(guó)外水泥廠的窯頭AQC鍋爐的入口廢氣溫度一般采用200—300℃，排煙溫度一般采用110℃以下。
??? 國(guó)內(nèi)水泥廠熟料冷卻用篦冷機(jī)大多數(shù)采用空氣冷卻方式，其結(jié)構(gòu)基本上成型固定，篦冷機(jī)前端冷卻熟料換熱的高溫廢氣（空氣）引入到煅燒水泥生料的窯頭燃燒器中，提高燃燒用熱風(fēng)溫度，從而提高了燃燒效率，減少了熱損失，相當(dāng)于降低了煅燒水泥的熱耗，余下的大部分換熱后低溫?zé)峥諝猓◤U氣）引入到窯頭AQC鍋爐中，這時(shí)的廢氣溫度為200—300℃。莫些水泥廠為了提高AQC鍋爐的蒸汽品位，提高入AQC鍋爐的煙氣溫度，將抽氣孔的置移至篦冷機(jī)的中前部。
??? 據(jù)國(guó)外資料介紹，進(jìn)入窯頭AQC鍋爐的廢氣是經(jīng)沉降室或旋風(fēng)分離器分離粉塵后的含塵量較低的廢氣。這不僅改善了廢氣的條件，而且創(chuàng)造了AQC鍋爐的受熱面采用擴(kuò)展受熱面—翅片管的條件，大大減小了鍋爐的體積布置足夠的換熱面積，保證AQC鍋爐的排煙溫度足夠低。在篦冷機(jī)和AQC鍋爐之間設(shè)置旋風(fēng)分離器使進(jìn)入鍋爐的廢氣的含塵濃度降到8g/Nm3左右，保證AQC鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。為保證篦冷機(jī)的冷卻熟料效果，篦冷機(jī)上的抽廢氣孔的位置沒有任何改動(dòng)（移動(dòng)），這說明入AQC鍋爐的廢氣溫度只有200—300℃的原因。
??? 節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃中對(duì)主要產(chǎn)品能耗指標(biāo)規(guī)定，水泥綜合能耗2005年度為159千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，到2010年將達(dá)到148千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，到2020年將達(dá)到129千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，這時(shí)，水泥分解窯的窯尾排出的廢氣溫度將進(jìn)一步降低，水泥廢氣回收利用方式和方法會(huì)發(fā)生變化。水泥低溫廢氣回收或發(fā)電或供熱（供暖熱水鍋爐）和制冷，或根據(jù)水泥廠的具體條件設(shè)補(bǔ)燃鍋爐，作補(bǔ)燃鍋爐的給水進(jìn)行加熱等。
發(fā)達(dá)國(guó)家水泥低溫廢熱回收發(fā)電裝備早在上世紀(jì)80年代開始安裝了帶有2—3級(jí)閃蒸器的熱力系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，有些國(guó)家的水泥窯窯尾的排煙溫度低于270℃，低溫廢熱回收利用方式方法不僅僅是發(fā)電的方式了。上世紀(jì)70年代末80年代初水泥廢熱回收發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家中已經(jīng)推廣應(yīng)用，當(dāng)時(shí)的噸熟料發(fā)電量為31KWh（平均值），這一技術(shù)現(xiàn)在本國(guó)內(nèi)已經(jīng)停止開發(fā)和使用了。只有少數(shù)外國(guó)公司在中國(guó)國(guó)內(nèi)推銷水泥低溫廢熱回收發(fā)電技術(shù)和裝備。
??? 哈鍋對(duì)水泥窯低溫余熱分析及利用低溫余熱鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)：
??? 2500t/d窯外分解窯400℃的廢氣占燒成系統(tǒng)的35%熱量，約有6781×104Kj/h;5000t/d窯外分解窯400℃的廢氣占燒成系統(tǒng)的35%熱量,約有14138×104Kj/h。哈鍋工程公司根據(jù)水泥工藝情況,將窯尾余熱鍋爐(SP鍋爐），窯頭余熱鍋爐（AQC鍋爐)的參數(shù)提高；同時(shí)設(shè)計(jì)布置三次風(fēng)余熱鍋爐（ASH鍋爐）將窯頭和窯尾余熱鍋爐的飽和蒸汽過熱供汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。我公司同北京琉璃河水泥有限公司聯(lián)合和合作，利用北京琉璃河水泥有限公司余熱利用方式（已被確認(rèn)并獲準(zhǔn)創(chuàng)新性專利技術(shù)，每噸熟料發(fā)電量達(dá)52Kwh，由37Kwh提高到52Kwh。一套12Mw電站投資8500萬元，減少外購(gòu)電7440Kwh/d，電價(jià)按0.453元/Kwh（免稅）計(jì)算，年銷售收入達(dá)3370萬元，年利潤(rùn)為1880萬元，年節(jié)煤2萬噸，減排2萬噸，減排粉塵50噸，減少CO2約5.11萬噸。）
??? 水泥廠的低溫余熱除了用于發(fā)電以外，用余熱設(shè)計(jì)制造熱水鍋爐。我公司為某水泥廠1000t/d窯外分
??? 窯設(shè)計(jì)制造了HG-F3200-SP鍋爐，其設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
??? 這一鍋爐安裝投入使用以后，水泥廠取消了供暖及生活用工業(yè)用鍋爐8-9臺(tái)。即節(jié)省了工業(yè)用煤，又保護(hù)了環(huán)境，保證了工廠及職工生活區(qū)的供暖需要。這一技改措施不僅得到了當(dāng)?shù)卣块T的表彰，成了環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)單位，也成了行業(yè)內(nèi)的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)單位。
??? 總之，水泥廠的水泥低溫余熱回收綜合利用不能僅限于發(fā)電方式，應(yīng)考慮其它的方式，如考慮廠區(qū)的供暖，制冷，小型電站或熱電聯(lián)供鍋爐的給水的加熱等其它形式。目前，水泥廠的節(jié)能采用低溫余熱回收發(fā)電方式時(shí)，應(yīng)考慮水泥的綜合能耗達(dá)到最小的前提下提高發(fā)電量。在不影響水泥生產(chǎn)的前提下，所配置熱力系統(tǒng)是先進(jìn)的，不僅僅是鍋爐，應(yīng)包括閃蒸器及汽輪發(fā)電機(jī)，這樣，才能提高總的余熱回收熱效率，降低噸熟料的能耗。或者根據(jù)水泥廠地域和條件因地制宜考慮供暖等其它方式。
??? 作者：安大峰
??? 來源：哈爾濱哈鍋鍋爐工程技術(shù)有限公司