水泥厂中低温纯余热发电技术及应用探讨

周源

中材海外工程有限公司北京海淀100089

摘要：水泥厂利用能源发电是提高企业经济效益的重要途径。为了深化水泥厂中低温纯余热发电技术的研究和应用，增强企业成本控制能力，增强企业竞争力，分析了各种中低温纯余热发电技术的优缺点，探讨了各种中低温纯余热发电技术的技术特点，并根据实际应用效率对中低温纯余热发电技术进行了评价。

关键词：水泥厂；中低温余热发电；技术；应用

引言：作为主要的材料供应行业，水泥厂的作用非常重要。然而，在水泥厂的传统操作中，高能耗和低效率是常见的，提高经济效益的空间需要大大改善。此外，水泥厂工业生产中产生的大量高温、中低温余热的去除对环境产生了巨大影响，并严重污染了周围的生态环境。充分利用生产中产生的热量可以有效降低污染控制的成本预算。虽然中低温纯余热的热质量不是很理想，但具有非常深远的意义。

一.中低温纯余热发电技术的特点

它与空心窑余热发电技术有很大不同。中低温纯余热发电技术的特点和工艺流程主要表现在以下几个方面。（1）由于中低温余热的去除不稳定，余热的质量相对较低，一般温度范围约为350℃。（2）中低温纯余热发电技术的发电源完全依赖于余热排放，没有其他发电能源供应，这与空心窑余热发电技术非常不同。（3）多个废热排放口可以串联，即纯废热收集，对于废热资源的废气利用具有很大的实用性。（4）由于纯余热的低温和低质量，系统压力相对控制在较低的位置。⑤余热和电能的转换是利用余热资源实现每单位发电所需的设备供应相对较大是成本控制的一次重大考验。

中低温纯余热发电的基本原理如下图所示

余热锅炉的废气温度与许多因素有关，包括生料磨的废气温度和进入生料磨的废气温度。生料磨的废气温度可达到90℃以上，但实际操作温度受两个因素影响：第一，生料磨的风量；二是生料磨的供水系数。因此，可以根据这两个条件评估锅炉的具体温度来确定窑尾锅炉的余热。

在评估窑头冷却器的废热时，废热会很小，否则废热会很大，其他热回收装置将按以下方式使用：①中央抽气式；（2）残风直吹式，如图3所示；（3）回到热循环类型，下图所示。

从具体应用分析来看，中央泵送系统简单，可以回收相对较高的废气温度，并可以根据实际生产需要增加蒸汽的压力和温度。设备的可用材料和体积比中央空气提取系统的大，回收成本也会相应增加。废热回收型具有最高的废热利用效率，但其限制条件是设备高度复杂、高度专业化，实际运行成本最高。因此，应综合考虑水泥厂低温纯余热产生的余热的规模、质量和含量，并仔细论证具体的使用方法。

三.中低温纯余热发电设备配置

3.1汽轮发电机

发电效率必须保持在一定水平以上，发电能力必须在一定程度上超过设计方案，一般保持在20。此外，由于水泥厂低温纯余热的热量规模和质量难以维持在稳定水平，并且波动很大，为了适应这种热源，汽轮发电机具有更宽的工作范围，并且可以在不同规模和质量的余热条件下发电。目前，中国汽轮发电机的准备和选择主要集中在两种类型上：一种是单压力系统汽轮发电机，广泛用于小型水泥厂的余热发电，用于发电量小、操作简单的工作场所，平均发电量不超过3000kW。第二是混合压力系统可以满足大功率发电的需求。这种类型的涡轮发电机可以产生两倍于单个压力系统的功率，并且这种类型的涡轮发电机的效率高于前者。如果一个非常大的水泥厂需要使用低温纯余热发电，这种形式可以被视为满足发电需求。

3.2余热锅炉

废热锅炉可以以多种方式分类，例如，根据循环模式，废热锅炉可以分为自然模式和强制模式，设备的清洁度非常高，必须确保部件的正常运行，以避免灰尘积聚在锅炉的原始热交换部件上。因此，有必要确保锅炉良好的密封性能、合理的部件布置以及停机时易于清洁和维护。然而，由于中低温废气的温度可以达到400℃左右，长期使用会损坏设备的密封性能，并且由于其含尘量大。窑尾锅炉的布置分为两种类型：前型和后型。由于废气中大量灰尘的磨损，前置式容易损坏，因此应该安装特殊的防尘装置，以增加系统的复杂性。后置型受废气中灰尘的影响相对较小，磨损较小，从而降低了对设备的密封要求，常用的方法是使用螺旋管或蟹状针管来满足要求。

3.3热力设备

根据对废气质量和规模的评估以及对所选涡轮发电机技术要求的分析，考虑了热力设备的选择和容量但是因为干燥操作需要废气的余热。因此，热力系统的准备应基于水泥厂低温余热资源的质量和规模，并应综合考虑发电能力。然而，在实际生产企业中，由于水泥生产能力有必要结合实际情况综合判断热力设备的性能指标，以确保发电质量的完整性要求。

四.中低温纯余热发电技术

4.1纯余热发电

纯余热发电方法相对简单不同于传统的发电技术，它主要基于朗肯循环原理实现发电，具体介质是水或蒸汽。然而，废气排放时，废气余热的质量和含量波动很大，对功率控制提出了更高的要求。

4.2有机朗肯循环余热发电

兰金循环发电对废气余热温度有一定的要求。其主要机理是通过低沸点有机介质吸收低温废气的余热有机朗肯循环余热发电技术的优势主要体现在几个方面：（1）有机介质对废气温度几乎没有特殊要求，余热吸收效率高，便于各种温度范围内的余热发电；（2）有机介质的声速很小，当系统低速运行时可以很好地工作，间接降低了机器运行的成本，并确保涡轮机以更高的效率发电。（3）随着有机介质膨胀做功，它可以减少湿蒸汽的腐蚀，在没有汽轮机的情况下起到良好的保护作用，并减少更换部件的频率。

4.3混合工质余热发电

对于中低温废热发电，由于废气温度范围非常不同，如果仅使用一种工作介质进行废热回收，其效率不能保证最佳，并且工作介质也会在吸热或热转换过程中损失部分热量。因此，该技术具有合理、充分回收中低温废气中各种温度余热、提高效率、减少热损失的优点，从而具有提高发电效率的优点。

结语：随着建筑业的繁荣，建筑废料直接排放到环境中的废热会造成严重污染。它可以实现热能到电能的转换，不仅降低了污染控制的成本，还提高了能量回收的效率。随着当今社会低碳环保的发展，低温和中温余热发电技术不仅能满足企业提高经济效益的要求，还能保持其强大的竞争力。因此，深入研究和应用低温纯余热发电技术对企业的发展是必要的，对社会的可持续发展具有深远的意义。

参考文献

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