关于水泥窑低温余热发电有关问题的思考浙江水泥有限公司姚源一、前言水泥行业经过一轮猛烈的扩张后，市场竞争进一步白热化，生产成本的较小差别可能成为水泥企业生死存亡的分界线。采用余热发电技术回收熟料烧成系统排放的废气余热，是提高能源利用效率、降低产品生产成本的一种非常有效的办法。随着国民经济的高速发展，可利用的资源进一步减少，能源紧缺的局面在可预见的一段时期内很难得到有效缓解。目前国内水泥窑低温余热发电技术和装备的日益成熟，该项技术将很快在全国范围内得到广泛应用。目前，我国水泥行业的低温余热发电事业尚处于起步阶段，国内相关设计院所及设备制造厂家对此充分重视，投入人力、物力进行研究和实践，开发出各具特色的水泥低温余热发电系统。针对国内水泥低温余热发电技术发展的现状，结合笔者多年从事水泥低温余热发电的经验和体会，提出对水泥余热发电的有关技术问题的思考，与有关人士共同探讨。二、关于热力系统的选择水泥窑废气余热的特点是流量大、品位低，废气温度大多在350℃以下，因此采用普通火电厂的热力系统和设备难以充分利用这部分余热资源，必须开发针对水泥窑余热特点的热力系统。目前针对性强的、具有工业应用价值的热力系统有以下三种形式：1、单压系统：应用与普通电厂相似的单压系统时，必须降低主蒸汽压力，以保证主蒸汽有较高的过热度（提高单位工质的做功能力），并且由于蒸汽饱和温度较低，能够充分利用低位热能，提高吨熟料发电能力。根据目前新型干法水泥生产线的余热资源特点计算，主蒸汽参数选择0.6--0.7Mpa、305--320℃，吨熟料发电能力可达35--40千瓦时，是较为理想的一个方案，日本川崎公司近期为海螺集团设计的余热发电系统就接近于这个方案。此项技术的应用的关键是汽轮机的设计制造，由于主蒸汽压力低，汽轮机叶片的开发和制造难度较大，需汽轮机厂家具有相当的研发能力以适应不同的余热资源。若选用主蒸汽压力较高的汽轮机，其热利用效率将随之降低，无法充分利用低位热能，降低吨熟料发电量。2、双压系统为充分利用低位热能，在锅炉（一般是窑头余热锅炉）上设置两个汽包，以高低两个压力系统的工质分别吸收高位和低位热能，采用补汽式汽轮机引入高压和低压汽轮机做功。这是一项较为成熟的技术，在燃气轮机尾气余热发电中应用较多（废气温度500℃左右）。此项技术除余热锅炉的设计和制造较为复杂外，应用在水泥窑余热发电中的难点是如何应对窑头余热锅炉运行工况的变化，从国内新型干法生产线的运行状况看，窑头废气的温度变化较大短时间内温度变化可达100--200℃，这种运行工况的剧烈变化很可能破坏自然循环锅炉的水动力平衡，导致锅炉汽包水位异常，危及锅炉的安全运行。还有可能造成所谓的“汽塞”现象，如国内某厂的水泥余热发电系统投产后就经常因窑头余热锅炉废气温度的突然升高引起省煤器末端出现汽化现象，工质体积激增，导致向汽包给水无法满足保持汽包水位正常的需要，同时锅炉蒸发量增大，汽包水位很快降至警戒水位以下，锅炉非正常停炉，以致该厂窑头余热锅炉长期不能满负荷运行，发电量不能达到设计值。此种现象在单压系统中也有可能发生，但在双压系统的低压部分发生的可能性更大，设计单位和设备制造厂家一定要充分重视这一问题，要做几种不同条件的运行工况核算，以确保投产后不出问题。3、闪蒸系统同双压系统不同的是，闪蒸系统不是另设一个低压部分，而是利用闪蒸原理（即高温高压水在压力突然降低时，部分瞬间蒸发为饱和蒸汽的现象），加大省煤器中的工质流量，可以最充分地吸收低位热能，闪蒸出的饱和蒸汽进入汽轮做功。闪蒸系统可主动调节省煤器的工质流量，防止“汽塞”现象的发生，同时余热锅炉的结构也较为简单，日本川崎公司为宁国水泥厂提供的余热发电系统即采用了这种技术。此项技术的关键是补汽式的汽轮机，由于闪蒸蒸汽为饱和蒸汽，做功后即带水，因此汽轮机后几级的蒸汽含水量较高，对汽轮机的结构和叶片材质要求较高；同时给水泵流量较大，部分抵消了其充分利用低位热能的优势。三、关于余热锅炉的设计水泥窑余热发电需通过窑头和窑尾余热锅炉吸收废气中的热量产生蒸汽，根据窑...