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预分解窑余热发电系统配置的合理性探讨 【中国水泥网】 作者:文柏鸣?单位:成都建筑材料工业设计研究院有限公司 【2010-12-08】 摘要：按国家的产业发展政策和相关设计规范，新型干法窑系统废气余热要进行回收利用，鼓励采用纯低温废气余热发电。在水泥生产过程中将排出的废气余热用于发电已成为水泥工厂设计中重要的环节。怎样将余热发电系统与水泥生产系统进行合理组合，优选设计方案，最大限度地回收热量是设计追求的目标，也是生产企业十分关注的问题。本文就预分解窑余热发电系统配置的合理性进行探讨。 ?? 1? 水泥生产系统的规模与生产能力 ? 　　水泥生产系统的规模应该是整个生产线的生产能力，但在水泥行业实际生产中往往超过生产规模、提高生产能力的情况是很普遍的，而生产能力的变化又直接影响到废气参数，这就引出了余热发电系统的匹配问题。表面看是同规模的生产线，其生产能力可能不相同，其中可能会受到原燃料、海拔高度、设备选型等诸多因素的影响。在配置余热发电系统时应根据具体情况进行设计才能取得好的效果，而不是某一生产规模就必须达到多少发电量，这只是一种大致的配置，而不是绝对的。也不是达不到多少发电量就是技术落后，超过了多少就是技术先进，这种说法既不科学、也不全面。 ? ??? 2? 水泥生产过程的波动性 ? 　　水泥生产过程的正常波动，余热发电系统也是可以适应的，但较大的无规律性的波动对余热发电系统很不利，如煤磨需要从窑头篦冷机抽风用于烘干时，煤磨的运转不会与窑系统运转完全同步，必然存在煤磨抽风时和不抽风时供余热发电的气体量与气体温度的变化。从理论分析来看，如果余热发电系统不与水泥生产系统争风争热时，要保持系统的平衡，对 2 500～ 5 000 t/d规模的余热发电系统供风会有16 000～ 35 000 Nm3/ h 的风量差和 10 ℃左右的温差。余热发电系统必须要有应对这种波动的措施，而且发电量也会有所变化。在设计余热发电系统时，应将这种波动的参数详细提供给锅炉和汽轮机的制造商，并在系统设计时采取相应的调整措施。但在实际生产运行过程中，系统平衡也不是绝对的，实际操作也很难控制得恰倒好处。为了保持系统稳定，余热发电系统完全有可能存在与水泥系统争热的问题，因此，最好让煤磨使用窑尾余热锅炉出口的废气作为烘干热源，从源头上消除这种波动。 ? ??? 3? 窑头篦冷机的抽风口位置 ? 　　从热量平衡的角度分析，如果篦冷机抽风口靠冷端，相对温度低、气量大；抽风口靠热端，相对温度高，气量也小一些。按理论计算，在余热发电系统不与水泥生产系统争热的前提下，从发电量看，气量低、温度高的废气发电量大于气量大、温度低的废气发电量。所以用于余热发电的篦冷机抽风口应向热端靠近更为有利，可布置在一般煤磨抽风口的位置或靠近煤磨抽风口的位置，而常规的冷端抽风口只作为余热发电系统停运时的排气通道。如果在篦冷机上设很多个抽风口同时抽气用于余热发电，会使系统很复杂，会增加投资、增加漏风点、增加工艺布置和操作的难度；实际运行中，水泥生产系统也会产生波动，分段抽风的控制很难把握，容易加大与水泥系统争热的概率。 ? ??? 4? 余热发电系统与水泥生产系统的热量平衡 ? 　　余热发电系统是否与水泥生产系统争热的问题一直存在着一些争议，首先是考核机制不明确，是否争热应以什么原则为标准，只有在考核原则明确的前提下才能界定是否存在争热的问题。但在工业生产中要保证绝对不争热，理论上是可以的，实际做起来会很难，只能是将这种情况控制在一定指标范围之内即可认为是合理的。 ? 　　将水泥生产系统的热耗和发电量联系在一起进行衡量应该是必要的，但水泥熟料的热耗是以单位熟料指标定义的，这里存在两个问题：一是设计规范对热耗指标的要求都有一个范围，如 2 000～ 4 000 t/d，4 000 t/ d 及以上等，并没有对生产规模进行细分，如果要细分，热耗指标是有差异的；二是生产规模与实际生产能力是有差异的，这个问题在前面已经讨论过。因此，除了熟料热耗外，还应该考虑水泥生产系统的实际生产能力，单位热耗指标会因实际生产能力的不同而不同。此外，生产能力相同，使用的燃料不同也会使熟料热耗发生变化。所以要制定一个统一的标准有很大难度，具体项目要具体分析，不能一概而论。 ? 　　具体对某一个项目而言，要衡量余热发电系统配置是否合理，除了余热发电系统本身的效率外，还应看其与水泥生产系统的匹配是否合理，应该将水泥系统实际生产能力、熟料热耗、发电量联系在一起进行考核。比如，在余热发电系统没有投入运行时考核水泥生产系统，这时的实际生产能力与熟料热耗有一对应指标，同时还有一个长期运行指标，如连续运转一个月的平均指标；然后投入余热发电系统之后，生产能力、热耗、发电量也有一个对应指标，也同样连续运转一个月，可得到月平均指标。这时将