摘要:
江西水泥廠#3窯低溫余熱發(fā)電工程于1999年4月底開始并網(wǎng)發(fā)電。本文就該廠低溫余熱發(fā)電工程的設(shè)計作一介紹。
1 前言
水泥窯余熱發(fā)電大致經(jīng)歷了中空窯高溫余熱發(fā)電、預(yù)熱器及預(yù)分解窯帶補燃爐中低溫余熱發(fā)電、預(yù)熱器及預(yù)分解窯低溫余熱發(fā)電三個發(fā)展階段。日本于1919年首次將余熱發(fā)電技術(shù)引入水泥工業(yè),我國在20世紀20~30年代由于電力緊張，建設(shè)了一批干法中空窯余熱發(fā)電水泥廠（如啟新、大連等）。以后，由于我國的電力短缺，中空窯余熱發(fā)電有了較大發(fā)展。70年代末至80年代，在對原有中空余熱發(fā)電窯進行技術(shù)改造的同時，又新建了一批類似生產(chǎn)線。直到90年代初，預(yù)分解窯帶補燃爐余熱發(fā)電技術(shù)在我國開始應(yīng)用（如魯南、琉璃河等）。上述技術(shù)的發(fā)展均以提高發(fā)電量，緩解電力供應(yīng)不足為主要目的，為我國水泥工業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻。
隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的提高，世界上單純以余熱利用為目的的預(yù)熱器及預(yù)分解窯低溫余熱發(fā)電在80年代初有了較大發(fā)展，特別是日本、我國臺灣等能源短缺地區(qū)，低溫余熱發(fā)電已被廣泛應(yīng)用。日本川崎重工為我國寧國水泥廠4000t/d生產(chǎn)線提供了一套低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，于1998年2月并網(wǎng)發(fā)電，單位熟料發(fā)電量達33.88kWh/t。使水泥生產(chǎn)中大量中、低溫煙氣余熱得到充分回收，經(jīng)濟效益顯著。作為這一技術(shù)國產(chǎn)化的工業(yè)性試驗項目，江西水泥廠#3窯低溫余熱發(fā)電工程于1998年1月開工，1999年4月底開始并網(wǎng)發(fā)電。決算總投資2088萬元，設(shè)計單位熟料發(fā)電量33.6kWh。本文就該廠低溫余熱發(fā)電工程的設(shè)計作一介紹。
2 原工藝條件及整改措施
江西水泥廠#3窯始建于1984年4月，1986年11月建成投產(chǎn)，是我國第一條自行設(shè)計制造的采用RSP窯外分解工藝的2000t/d新型干法生產(chǎn)線，也是國家“六·五”重點攻關(guān)項目之一。由于是第一條大型國產(chǎn)化生產(chǎn)線，設(shè)計時缺少經(jīng)驗，系統(tǒng)存在問題較多，后經(jīng)多次技術(shù)改造以及廠方努力，現(xiàn)生產(chǎn)情況顯著改善，熟料產(chǎn)量達到2000t/d設(shè)計水平，熟料月產(chǎn)量超過5萬噸。但因投產(chǎn)時間較長，加之設(shè)計、制造、安裝等方面的不足，該生產(chǎn)線部分設(shè)備不盡合理，多處熱力風管銹蝕嚴重，系統(tǒng)漏風偏大，熱耗偏高。為保證余熱發(fā)電工程能達到預(yù)期效果，我院于1998年2月對系統(tǒng)有關(guān)部分進行了測試，在此基礎(chǔ)上對#3窯系統(tǒng)提出了如下整改意見：
⑴ 調(diào)整篦冷機操作風量，適當減少篦冷機熱端冷卻風機供風,增加冷端冷卻風量，使總的冷卻風量有所下降，以提高篦冷機運行效率。同時由于總的冷卻風量減少，可望篦冷機廢氣溫度有所提高。
⑵ 針對窯頭、窯尾密封及三次風管漏風嚴重的問題，采取措施以提高系統(tǒng)對篦冷機熱風利用率，降低系統(tǒng)熱耗。
⑶ 更換部分熱煙氣風管，恢復(fù)篦冷機電除塵排灰鎖風閥等，以減少系統(tǒng)漏風。
⑷ 為在余熱發(fā)電投入使用后保證生料磨仍有足夠的烘干能力，增加粗粉倉、細粉倉入磨端鎖風裝置，使熱風使用量超過75%。
3 低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案
3.1 需考慮的問題
低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的窯尾余熱鍋爐（SP爐）和篦冷機余熱鍋爐（AQC爐）串聯(lián)于熟料生產(chǎn)線上，兩鍋爐阻力均小于1000Pa。設(shè)計時，必須考慮下列問題：
(1) 窯尾主排風機和窯頭、窯尾電除塵器及其風機的能力是否適應(yīng)增設(shè)窯尾余熱鍋爐和篦冷機余熱鍋爐的條件；
(2) 原料磨的熱風系統(tǒng)能否滿足工藝要求；
(3) 該兩臺鍋爐系統(tǒng)的安裝是否不破壞原生產(chǎn)廠房。
經(jīng)對窯系統(tǒng)設(shè)計資料認真復(fù)核，確認增設(shè)兩臺鍋爐系統(tǒng)后所涉及的上述設(shè)備能力可以滿足要求，不須作任何改造；兩臺鍋爐系統(tǒng)的布置可以不破壞原生產(chǎn)廠房；出窯尾鍋爐廢氣被送至生料原系統(tǒng)作為烘干熱源，經(jīng)核算,只要控制出窯尾鍋爐廢氣溫度≥240℃～℃260就可滿足入磨原料綜合水份≤5%的烘干要求。窯系統(tǒng)排風機性能見表1。
額定風量/（m3h-1）額定風壓/Pa裝機功率/kW3工作溫度/℃
窯尾主排風機：
474840 7848 1600350
窯頭余風風機：
324000 3158 475
