【水泥人網(wǎng)】一、窯頭低溫廢氣余熱的循環(huán)利用

水泥窯實施純低溫余熱發(fā)電項目后，在采用較先進(jìn)的低溫低壓補汽系統(tǒng)情況下，窯尾余熱鍋爐（SP爐）的排煙溫度可做到165℃左右，這部分廢氣中的余熱大都用于原料（生料）磨作為烘干熱源加以利用；窯頭余熱鍋爐（AQC爐）在設(shè)置鍋爐熱水段后排煙溫度可做到130℃左右，這部分廢氣與窯頭篦冷機(jī)余風(fēng)混合后的溫度為110℃左右，一般經(jīng)窯頭收塵后排放。

如何利用窯頭排放廢氣中的余熱資源？理論上有使用低沸點工質(zhì)換熱后用于發(fā)電的方案，但其經(jīng)濟(jì)性和實用性尚需探討；此外還有生產(chǎn)熱水等方案。我們采用了易世達(dá)能源工程公司的方案，將窯頭廢氣經(jīng)篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)引回中溫段，通過循環(huán)利用其熱焓提高AQC爐的產(chǎn)汽量，方案示意如附圖1。

方案的要點在于將110℃左右目前難于利用的低溫廢氣通過與篦冷機(jī)內(nèi)的中溫（500℃左右）熟料換熱升溫后加于利用。實現(xiàn)低溫廢氣余熱資源焓—的轉(zhuǎn)換。本方案在工程實踐中已解決的問題有以下幾點：

1、對熟料冷卻尤其是出窯熟料驟冷要求的影響

篦冷機(jī)在預(yù)分解窯系統(tǒng)中作為一項重要的熱工設(shè)備，主要完成對出窯熟料（1300℃左右）的冷卻和回收熱能兩項任務(wù)。一般要求出篦冷機(jī)的熟料溫度<65℃＋環(huán)境溫度；此外要求在篦冷機(jī)高溫區(qū)段對出窯熟料實現(xiàn)驟冷，以阻止熟料礦物晶體的長大和其中阿利特礦物C2S由β型向γ型的轉(zhuǎn)化。

分析出窯熟料在篦冷機(jī)中的運動和冷卻過程，在推動型篦冷機(jī)（通常稱第三/第四代）中，熟料在篦床上的冷卻可劃分為高中低溫三個區(qū)段：高溫區(qū)主要實現(xiàn)對出窯熟料的驟冷并提高入窯和入爐的二、三次風(fēng)溫；中溫區(qū)為熱回收區(qū)：低溫區(qū)實現(xiàn)對熟料的進(jìn)一步冷卻、降低出篦冷機(jī)的熟料溫度。

分析篦冷機(jī)的風(fēng)量分配關(guān)系：冷卻用風(fēng)由各段風(fēng)機(jī)分別鼓入，風(fēng)溫為20℃左右，高中低溫三個區(qū)段的進(jìn)風(fēng)量分別占總風(fēng)量的31%、50%和19%左右。換熱后出篦冷機(jī)的風(fēng)量分配為：入窯二次風(fēng)占15%左右（標(biāo)況、風(fēng)溫1050℃左右）；入分解爐三次風(fēng)占22%左右（標(biāo)況、風(fēng)溫950℃左右）；其余作為余風(fēng)排放。在無純低溫余熱發(fā)電項目時余風(fēng)風(fēng)溫200℃左右；實施純低溫余熱發(fā)電項目后，余風(fēng)風(fēng)量中65%左右的中低溫風(fēng)（500℃和300℃左右）通過窯頭余熱鍋爐（AQC爐）加于利用，排放的余風(fēng)風(fēng)溫為100℃左右。

綜上分析：將110℃左右的低溫廢氣代替常溫風(fēng)（20℃左右，簡稱循環(huán)風(fēng)）引入篦冷機(jī)中溫區(qū)，不會影響篦冷機(jī)對出窯熟料的驟冷；中溫區(qū)大部分余風(fēng)引入AQC爐也不會影響出窯熟料溫度。

2006年下半年浙江興寶龍預(yù)分解窯（1600t/d）純低溫余熱發(fā)電項目已使用本方案，經(jīng)實測對出篦冷機(jī)熟料溫度無影響；經(jīng)熟料易磨性對比試驗，不影響對出窯熟料的驟冷要求。

2、對篦冷機(jī)篦板、傳動裝置和電氣線路的影響和措施

篦冷機(jī)篦板頂面與熾熱熟料接觸（第四代篦冷機(jī)有冷料層溫度較低），底面及風(fēng)道受到冷卻用風(fēng)的冷卻作用。在使用110℃左右低溫風(fēng)代替常溫風(fēng)時，會引起篦板工況溫度上升，實測對比提高60℃左右。由于篦板大都使用耐熱鋼制作。引起的溫升仍遠(yuǎn)低于篦板材質(zhì)的許用工作溫度。興寶龍公司使用本方案已運行三年多，對篦板使用壽命無明顯影響。

篦冷機(jī)傳動裝置大都使用普通鋼材，第三代篦冷機(jī)的傳動裝置部分位于風(fēng)室中。提高風(fēng)溫后，工況溫度在傳動裝置材質(zhì)許用溫度范圍內(nèi)。主要影響是潤滑脂（油），需改用耐高溫潤滑脂或使用稀油強(qiáng)制潤滑。

篦冷機(jī)風(fēng)室中設(shè)有測溫和觀察用照明裝置。風(fēng)溫的提高對測溫元件無影響。照明裝置需改用耐溫較高的瓷質(zhì)燈座，測溫信號和照明引線改用耐溫較高的F級絕緣電纜。

3、對篦冷機(jī)中溫室風(fēng)機(jī)的影響和措施

使用循環(huán)風(fēng)代替常溫風(fēng)后，因風(fēng)溫較低（110℃左右），仍可使用原有普通引風(fēng)機(jī)，不需改用高溫風(fēng)機(jī)。需關(guān)注的問題有兩個。一是風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的防磨損措施，窯頭余風(fēng)中含有細(xì)小熟料顆粒，循環(huán)風(fēng)應(yīng)經(jīng)窯頭收塵后再引回，在此情況下需加強(qiáng)窯頭收塵的防漏風(fēng)措施，以免降低循環(huán)風(fēng)溫度。如需在窯頭收塵前取循環(huán)風(fēng)，風(fēng)機(jī)需改用耐磨葉輪，機(jī)殼需采用貼耐磨陶瓷片等防磨損措施。二是風(fēng)機(jī)的工作全壓問題。風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)由常溫常壓改為循環(huán)風(fēng)后，需克服循環(huán)風(fēng)引風(fēng)管的阻力。中溫室風(fēng)機(jī)全壓無富裕量時，需加大風(fēng)機(jī)的工作全壓值。浙江興寶龍應(yīng)用本方案時因風(fēng)機(jī)全壓富裕量較大對風(fēng)機(jī)未作調(diào)整；新都水泥公司水泥技改項目（2500t/d）與純低溫余熱發(fā)電項目同步實施，篦冷機(jī)兩臺中溫風(fēng)機(jī)選用較高全壓值并采用變頻調(diào)速裝置。

二、在窯尾二級預(yù)熱器旋風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置過熱器

易世達(dá)能源公司根據(jù)篦冷機(jī)內(nèi)部廢氣溫度的分布規(guī)律對窯頭廢氣余熱資源實施分級利用，窯頭余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)置獨立的過熱器（ASH），為提高余熱發(fā)電主蒸汽參數(shù)和提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱功轉(zhuǎn)換效率奠定了基礎(chǔ)，這一方案目前已得到廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步提高余熱發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，我們在浙江興寶龍余熱發(fā)電項目中進(jìn)行了窯尾二級預(yù)熱器旋風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置過熱器的工業(yè)試驗并取得成功，從初投運至今運行正常。浙江新都水泥余熱發(fā)電項目再次應(yīng)用二級預(yù)熱器旋風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置過熱器方案，并在興寶龍方案基礎(chǔ)上有所改進(jìn)。