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水泥窯純低溫余熱發(fā)電有機(jī)工質(zhì)循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用探討

2007-04-18 00:00
1 前言 
  
水泥生產(chǎn)工藝,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“兩磨一燒”,即把石灰石等原料組成的生料先進(jìn)行初步粉磨,然后在窯內(nèi)進(jìn)行煅燒,燒成的熟料再添加復(fù)合材料進(jìn)行粉磨,形成了水泥。因此水泥工業(yè)是一個(gè)高能耗和高電耗的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的水泥工業(yè)基本上是從50年代初期開(kāi)始起步的,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展以及國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入不斷加大,我國(guó)水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,水泥的生產(chǎn)形式由立窯轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)窯,建設(shè)規(guī)模由100t/d、300t/d發(fā)展到5000t/d、8000t/d及10000t/d,水泥燃料熱耗也由原來(lái)的4600~6700kJ/kg降低到3000~3600kJ/kg。但即使如此,我國(guó)目前最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝仍然有大量的350℃以下的低溫余熱不能被充分利用,其浪費(fèi)的熱量約占總輸入熱量的1/3左右。隨著水泥生產(chǎn)規(guī)模的加大,其造成的熱量浪費(fèi)更加驚人。并且最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝其生產(chǎn)電耗仍居高不下,大約為105~110kWh/t水泥熟料,水泥生產(chǎn)成本僅電費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)40~50元/t,約占總成本的1/3。因此,回收水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程中的余熱,用來(lái)發(fā)電并且回用于水泥生產(chǎn)本身,具有很現(xiàn)實(shí)的節(jié)能意義。 

2 目前水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀 
  
2.1 水泥窯可利用的余熱參數(shù) 
  
水泥生產(chǎn)工藝本身也在不斷進(jìn)行節(jié)能降耗的工作,比如在生料進(jìn)回轉(zhuǎn)窯之前加裝預(yù)熱器,利用水泥煅燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)行生料的預(yù)加熱或預(yù)分解,從而降低排煙溫度降低熱損失。目前預(yù)熱器普遍由過(guò)去的4級(jí)加到了5級(jí),因此廢氣溫度比過(guò)去有所降低。在這種情況下,從水泥窯窯尾預(yù)熱器出口排出的煙氣參數(shù)為: 
  風(fēng)量:1.4~1.6m3(標(biāo))/kg水泥熟料 
  溫度:330℃ 
  含塵:65g/m3(標(biāo)) 
  從窯頭冷卻機(jī)排出的廢氣參數(shù)為: 
  窯頭:1.1~1.3m3(標(biāo))/kg水泥熟料 
  溫度:220℃ 
  含塵:10g/ m3(標(biāo)) 
  不同產(chǎn)量的水泥窯具有不同的余熱保有量。 
  
2.2 帶補(bǔ)燃的資源綜合利用發(fā)電系統(tǒng) 
  
資源的綜合利用,是我國(guó)的一項(xiàng)長(zhǎng)期的重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針,對(duì)于節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 
  
水泥生產(chǎn)過(guò)程中,有大量的余熱產(chǎn)生,并且高電耗,另外還需購(gòu)買(mǎi)大量的灰渣作為復(fù)合材。而國(guó)家目前鼓勵(lì)煤矸石的綜合利用,并且非常重視環(huán)境保護(hù)。在這些前提下,建設(shè)充分利用水泥窯余熱,再加上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)燃,燃用熱值小于12550kJ/kg煤矸石的資源綜合利用電站,具有重要的資源綜合利用意義:這樣的電站建成后,水泥窯的余熱可全部回收,補(bǔ)燃鍋爐可處理掉當(dāng)?shù)氐拇罅康拿喉肥?,補(bǔ)燃鍋爐產(chǎn)生的灰、渣可全部回用于水泥生產(chǎn),做到零排放,電站發(fā)出的電可直接供給工廠使用,降低了輸配電的線損。在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時(shí)也為國(guó)家節(jié)約了能源,保護(hù)了環(huán)境,經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益均很顯著,為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作出了努力。 
  
為貫徹《國(guó)務(wù)院批轉(zhuǎn)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等部門(mén)關(guān)于進(jìn)一步開(kāi)展資源綜合利用意見(jiàn)的通知》(國(guó)發(fā)[1996] 36號(hào))等文件的精神,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委于二○○○年七月下發(fā)了“關(guān)于印發(fā)《資源綜合利用電廠(機(jī)組)認(rèn)定管理辦法》的通知”,該辦法適用于全國(guó)所有的資源綜合利用電廠(機(jī)組)。該管理辦法中明確指出:資源綜合利用電廠(機(jī)組)是指利用余熱、余壓、城市垃圾、煤矸石(石煤、油母頁(yè)巖)、煤泥……等低熱值燃料生產(chǎn)電力、熱力的企業(yè)單位。該管理辦法進(jìn)一步明確指出:申報(bào)資源綜合利用電廠,必須具備①機(jī)組單機(jī)容量在500kW及以上,機(jī)組設(shè)備沒(méi)有超期服役或淘汰,②發(fā)供電質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),燃料屬于就近利用,③對(duì)廢棄物采取綜合利用措施,污染物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放……。對(duì)于以煤矸石、煤泥作為燃料的資源綜合利用電廠,必須燃用煤矸石為主,且入爐燃料的低位發(fā)熱量不大于12550千焦/千克,必須使用循環(huán)流化床鍋爐,當(dāng)燃料應(yīng)用基含硫量超過(guò)1%時(shí),應(yīng)采取脫硫措施;對(duì)于以工業(yè)余熱、余壓為工質(zhì)的資源綜合利用電廠,應(yīng)依據(jù)產(chǎn)生余熱、余壓的品質(zhì)和余熱量或生產(chǎn)工藝耗汽量和可利用的工質(zhì)參數(shù)確定工業(yè)余熱、余壓電廠的裝機(jī)容量,并且特別是指回收利用工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的可利用的熱能及壓差進(jìn)行發(fā)電的企業(yè)。 
  
建設(shè)此類(lèi)電站,需在窯頭預(yù)熱器塔架旁以及窯頭冷卻機(jī)旁加設(shè)余熱鍋爐,余熱鍋爐與水泥窯的相對(duì)位置關(guān)系見(jiàn)圖1,電站的原則性熱力配置見(jiàn)圖2。 


這類(lèi)電站的建設(shè)投產(chǎn),的確給水泥廠帶來(lái)了諸多好處。但是在運(yùn)行中,也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,如: 
  
在運(yùn)行中,缺少必要的監(jiān)督,設(shè)計(jì)煤種為煤矸石,但是在實(shí)際運(yùn)行中,煤種的變化范圍很大,劣質(zhì)煤、好煤都可能使用。 
  
余熱回收系統(tǒng),因其操作要配合水泥生產(chǎn)進(jìn)行,操作上比一般電廠復(fù)雜。并且水泥廠在余熱回收方面沒(méi)能建立適當(dāng)?shù)墓膭?lì)措施,因此帶來(lái)余熱投入率低于設(shè)計(jì)值。 
  
這類(lèi)電站的建立實(shí)際上在降低了水泥廠生產(chǎn)成本的同時(shí),也減少了電力系統(tǒng)的收入,因此在目前的體制下,此類(lèi)電站在一定程度上受到了有關(guān)部門(mén)的抵制。 

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