1  水泥生產系統(tǒng)的規(guī)模與生產能力

 

　　水泥生產系統(tǒng)的規(guī)模應該是整個生產線的生產能力，但在水泥行業(yè)實際生產中往往超過生產規(guī)模、提高生產能力的情況是很普遍的，而生產能力的變化又直接影響到廢氣參數，這就引出了余熱發(fā)電系統(tǒng)的匹配問題。表面看是同規(guī)模的生產線，其生產能力可能不相同，其中可能會受到原燃料、海拔高度、設備選型等諸多因素的影響。在配置余熱發(fā)電系統(tǒng)時應根據具體情況進行設計才能取得好的效果，而不是某一生產規(guī)模就必須達到多少發(fā)電量，這只是一種大致的配置，而不是絕對的。也不是達不到多少發(fā)電量就是技術落后，超過了多少就是技術先進，這種說法既不科學、也不全面。

 

    2  水泥生產過程的波動性

 

　　水泥生產過程的正常波動，余熱發(fā)電系統(tǒng)也是可以適應的，但較大的無規(guī)律性的波動對余熱發(fā)電系統(tǒng)很不利，如煤磨需要從窯頭篦冷機抽風用于烘干時，煤磨的運轉不會與窯系統(tǒng)運轉完全同步，必然存在煤磨抽風時和不抽風時供余熱發(fā)電的氣體量與氣體溫度的變化。從理論分析來看，如果余熱發(fā)電系統(tǒng)不與水泥生產系統(tǒng)爭風爭熱時，要保持系統(tǒng)的平衡，對 2 500～ 5 000 t/d規(guī)模的余熱發(fā)電系統(tǒng)供風會有16 000～ 35 000 Nm3/ h 的風量差和 10 ℃左右的溫差。余熱發(fā)電系統(tǒng)必須要有應對這種波動的措施，而且發(fā)電量也會有所變化。在設計余熱發(fā)電系統(tǒng)時，應將這種波動的參數詳細提供給鍋爐和汽輪機的制造商，并在系統(tǒng)設計時采取相應的調整措施。但在實際生產運行過程中，系統(tǒng)平衡也不是絕對的，實際操作也很難控制得恰倒好處。為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定，余熱發(fā)電系統(tǒng)完全有可能存在與水泥系統(tǒng)爭熱的問題，因此，最好讓煤磨使用窯尾余熱鍋爐出口的廢氣作為烘干熱源，從源頭上消除這種波動。

 

    3  窯頭篦冷機的抽風口位置

 

　　從熱量平衡的角度分析，如果篦冷機抽風口靠冷端，相對溫度低、氣量大；抽風口靠熱端，相對溫度高，氣量也小一些。按理論計算，在余熱發(fā)電系統(tǒng)不與水泥生產系統(tǒng)爭熱的前提下，從發(fā)電量看，氣量低、溫度高的廢氣發(fā)電量大于氣量大、溫度低的廢氣發(fā)電量。所以用于余熱發(fā)電的篦冷機抽風口應向熱端靠近更為有利，可布置在一般煤磨抽風口的位置或靠近煤磨抽風口的位置，而常規(guī)的冷端抽風口只作為余熱發(fā)電系統(tǒng)停運時的排氣通道。如果在篦冷機上設很多個抽風口同時抽氣用于余熱發(fā)電，會使系統(tǒng)很復雜，會增加投資、增加漏風點、增加工藝布置和操作的難度；實際運行中，水泥生產系統(tǒng)也會產生波動，分段抽風的控制很難把握，容易加大與水泥系統(tǒng)爭熱的概率。

 

    4  余熱發(fā)電系統(tǒng)與水泥生產系統(tǒng)的熱量平衡

 

　　余熱發(fā)電系統(tǒng)是否與水泥生產系統(tǒng)爭熱的問題一直存在著一些爭議，首先是考核機制不明確，是否爭熱應以什么原則為標準，只有在考核原則明確的前提下才能界定是否存在爭熱的問題。但在工業(yè)生產中要保證絕對不爭熱，理論上是可以的，實際做起來會很難，只能是將這種情況控制在一定指標范圍之內即可認為是合理的。

 

　　將水泥生產系統(tǒng)的熱耗和發(fā)電量聯系在一起進行衡量應該是必要的，但水泥熟料的熱耗是以單位熟料指標定義的，這里存在兩個問題：一是設計規(guī)范對熱耗指標的要求都有一個范圍，如 2 000～ 4 000 t/d，4 000 t/ d 及以上等，并沒有對生產規(guī)模進行細分，如果要細分，熱耗指標是有差異的；二是生產規(guī)模與實際生產能力是有差異的，這個問題在前面已經討論過。因此，除了熟料熱耗外，還應該考慮水泥生產系統(tǒng)的實際生產能力，單位熱耗指標會因實際生產能力的不同而不同。此外，生產能力相同，使用的燃料不同也會使熟料熱耗發(fā)生變化。所以要制定一個統(tǒng)一的標準有很大難度，具體項目要具體分析，不能一概而論。

 

　　具體對某一個項目而言，要衡量余熱發(fā)電系統(tǒng)配置是否合理，除了余熱發(fā)電系統(tǒng)本身的效率外，還應看其與水泥生產系統(tǒng)的匹配是否合理，應該將水泥系統(tǒng)實際生產能力、熟料熱耗、發(fā)電量聯系在一起進行考核。比如，在余熱發(fā)電系統(tǒng)沒有投入運行時考核水泥生產系統(tǒng)，這時的實際生產能力與熟料熱耗有一對應指標，同時還有一個長期運行指標，如連續(xù)運轉一個月的平均指標；然后投入余熱發(fā)電系統(tǒng)之后，生產能力、熱耗、發(fā)電量也有一個對應指標，也同樣連續(xù)運轉一個月，可得到月平均指標。這時將未投運余熱發(fā)電系統(tǒng)與投運余熱發(fā)電系統(tǒng)的指標進行對比，就基本可看出余熱發(fā)電系統(tǒng)是否與水泥系統(tǒng)爭熱。當然，余熱發(fā)電系統(tǒng)本身的因素也會影響發(fā)電量，如鍋爐的效率、汽輪機的效率、系統(tǒng)綜合效率都應作為發(fā)電量指標的考慮因素。

 

    5  盡量充分利用廢熱

 

　　多數水泥廠排出的廢熱都來自窯系統(tǒng)，單獨設烘干系統(tǒng)的比較少，窯系統(tǒng)的廢熱排出點主要還是窯尾預熱器出口和冷卻機出口，設備表層的散熱如果要回收，其技術上可行，但投入與收益是不相稱的，重點還是應該考慮將廢氣中的熱充分回收利用。

 

　　余熱鍋爐的廢氣進氣溫度是水泥生產系統(tǒng)決定的，窯尾鍋爐的排氣溫度要考慮原燃料烘干所需要的熱量，其排氣溫度一般都在200 ℃以上，從熱源上沒有更多可挖掘的余地。而窯頭鍋爐的排氣經處理后排空，已不再使用，其熱量應考慮充分回收，當然溫度盡量低些更好，但又必須受到一些條件的約束和限制。

 

    5.1  露點溫度

 

　　如果僅看露點溫度，窯頭鍋爐的排氣溫度應高于露點溫度 10～ 20  ℃即可，若氣體中含硫，會對設備產生腐蝕，因此，應以酸露點溫度為準，但在窯頭篦冷機廢氣中基本可以不考慮SO3 的含量，主要以水露點溫度為準。氣體的露點溫度見表1。

 

  表1氣體的露點溫度

 

    5.2  節(jié)點溫差

 

　　在確定鍋爐排氣溫度時還不能只考慮氣體的露點溫度，還需要考慮余熱鍋爐中蒸發(fā)器入口處廢氣的溫度與選定壓力下的飽和水溫度之間的差值（稱為節(jié)點溫差），隨著節(jié)點溫差的減小，鍋爐的排氣溫度也會相應地減小，這將有利于提高鍋爐的熱效率，但同時也增大了鍋爐的換熱面積和阻力損失，相應增加鍋爐的投資費用。此外，選定壓力越高，飽和水溫度也越高，同樣影響到節(jié)點溫差。顯然，節(jié)點溫差是不能為零的，否則鍋爐的換熱面積將增為無窮大，這也是不現實的。因此節(jié)點溫差應有一個合理的值，這也可以解釋單壓系統(tǒng)的排氣溫度總是高于相應雙壓系統(tǒng)的排氣溫度。由于鍋爐的排氣溫度與投資費用相矛盾，設計需要尋求其最佳點，并作為選型依據，這也是進行系統(tǒng)優(yōu)化需要做的工作。

 

    5.3  系統(tǒng)差異

 

　　當分別采用單壓、雙壓、閃蒸系統(tǒng)時，熱回收率不同，當然雙壓系統(tǒng)的熱回收率高一些，同時投資也增加，操作維護的難度都加大，選擇時需要綜合考慮，不僅僅是只考慮多回收熱量。從計算比較來看，雙壓系統(tǒng)比單壓系統(tǒng)發(fā)電量增加大約1.5%～1.9%，機組熱效率增加約1.7%。在常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)中三壓系統(tǒng)比雙壓系統(tǒng)機組熱效率增加約0.6%，可更多地回收熱量，而在純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中廢氣溫度低，不適合采用三壓系統(tǒng)，且經濟性也不佳，采用雙壓系統(tǒng)已經足夠了。閃蒸系統(tǒng)的熱回收率則處于單壓與雙壓系統(tǒng)之間，但投資較省，其經濟性有一定優(yōu)勢。

 

    6  對系統(tǒng)合理配置的建議

 

　　在配置余熱發(fā)電系統(tǒng)時，不能簡單將水泥生產系統(tǒng)的規(guī)模作為余熱發(fā)電系統(tǒng)配置的條件，其生產能力要考慮實際增產幅度和相應的熱耗指標，如果不能預期生產能力增長幅度，建議按正常生產規(guī)模富余10%考慮。

在窯頭篦冷機抽風點處，以不影響窯系統(tǒng)正常使用、不與水泥生產系統(tǒng)爭熱量的情況下，應提高抽氣的溫度，若保持熱平衡不變，抽氣量會減少，發(fā)電量會增加。即篦冷機的抽風點應盡可能向熱端移動，可靠近煤磨抽風點或共用煤磨抽風口。在考慮系統(tǒng)布置時，盡量使煤磨烘干的熱源從窯尾鍋爐出口抽取。

 

　　選擇余熱發(fā)電系統(tǒng)時，應結合熱量回收率、經濟性、操作維護的難度綜合考慮，特別是系統(tǒng)中窯頭鍋爐的省煤器布置有多種組合方案，且可考慮帶除氧的布置，對熱量的充分回收會有不同的效果。

 

　　充分與鍋爐和汽輪機的設備制造商進行技術溝通，平衡不同行業(yè)之間的差異，也是優(yōu)化系統(tǒng)參數，保證系統(tǒng)可靠運行的前提。

 

 

                                                                                                                                          —來源：水泥商情網