2022《安全管理环保》之中国水泥窑余热发电技术.docx

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中国水泥窑余热发电技术

摘要：水泥工业是高耗能的工业。在水泥生产中，水泥窑在350℃左右排放大量中低温废气，约占燃料总热输入的30%。如果直接排放到大气中，会造成严重的能源浪费。利用低温余热发电技术对该部分中低温废气余热进行回收利用。产生的高温过热蒸汽进入汽轮机发电。发电机的输出功率可满足水泥生产线和水泥厂自身的生活用电，并积极实施节能减排措施。与火力发电厂相比，余热发电不需要燃烧煤炭等燃料，不产生二氧化碳等环境污染物。
关键词：水泥窑；余热发电技术；
前言：节能减排是我国经济社会发展的一项长期战略方针，也是一项极其紧迫的任务。回收余热，降低能耗，对我国节能减排和环境保护的发展战略具有重要的现实意义。同时，余热利用在改善工作条件、节约能源、增产、提高产品质量、降低生产成本等方面发挥着越来越重要的作用。其中一些已经成为工业生产的一部分。20世纪六七十年代以来，余热利用技术在世界范围内得到了迅速发展。目前，我国的余热利用技术也取得了长足的进步，但与世界先进水平仍有一定的差距，有的余热没有得到充分利用，有的余热在使用中存在着许多问题。
1目的要求
1.1降低能耗环境。在水泥熟料燃烧过程中，窑尾预热器和窑头熟料冷却器排放的低温废气余热占水泥熟料燃烧总热量的30%以上，造成严重的能源浪费。一方面，水泥生产消耗大量热能，另一方面，水泥生产也需要大量电力。将400℃以下低温废气余热转化为电能用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或30%以上。对于水泥生产企业来说，可以大大减少从社会发电厂购买的电力，或者大大减少水泥生产企业燃烧的燃料。自备电厂发电可以大大降低水泥生产的能耗;避免了水泥窑余热直接排入大气的热岛现象;同时可以降低社会发电厂或水泥生产企业自用电厂的燃料消耗，减少CO2等燃烧废弃物的排放，有利于环境保护。
1.2政策的推行提供技术支持。自然资源如能源、原材料、水、土地等，随着经济的发展，资源有限之间的矛盾越来越明显。为此目的，中国政府在其节能技术计划中大力支持研究、开发和推广中型和中型干燥热生产新技术。在国际金融危机的背景下,广泛应用于水泥工业余热生产工艺不仅降低生产成本和改善环境污染,而且市场竞争力大大提高水泥企业,做出了重大贡献,在水泥工业节能减少大量工业。
1.3符合清洁要求。清洁发展机制是一种灵活的市场机制，其核心要素是向附件一缔约方提供促进发展中国家的可持续发展，促进最终目标;并协助发达国家缔约方履行减少温室气体排放的定量承诺。参加世贸组织项目使发达国家政府能够获得执行项目所获得的所有或部分经认证的减排，并利用它们履行规定的限制温室气体排放的承诺。在发达国家企业的情况下，可用于履行其限制温室气体排放的国家义务，或在适当市场上出售经济利益。发达国家政府和企业可以通过参与项目大幅降低减排承诺的经济成本。对发展中国家来说，通过额外的资金和/或先进的环境保护技术，参与发展中国家可以促进可持续发展。因此，清洁发展机制是互惠互利的。世贸组织的合作也可能降低全球温室气体减排的总体经济成本。
2中国水泥窑余热发电技术
2.1水泥余热发电系统。
1)烟气流程
出窑尾一级筒的废气(约310℃)经SP炉换热后温度降至208℃左右，经窑尾高温风机送至生料磨烘干原料后，经除尘器净化后达标排放。取自窑头篦冷机中部的废气（分别约470℃和325℃）进入AQC炉，热交换后温度降至100℃左右后与熟料冷却机尾部的废气会合后进入收尘器净化达标后由引风机经烟囱排入大气。SP炉的排灰为窑灰，可回到水泥生产工艺流程中，窑尾除尘器收下的窑灰一起用输送装置送到生料均化库。AQC炉产生的粉尘将和窑头收尘器收下的粉尘一起回到工艺系统。
2）余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接
（1）AQC炉
为了确保AQC炉出现事故时不影响水泥生产，保留旁路烟道并设置调节型的切换烟风阀门，在必要时解列AQC炉。保证水泥线的安全稳定运行。
（2）SP炉
SP炉设置在窑尾预热器与窑尾高温风机之间，用烟气管道与余热锅炉连接。SP炉系统的烟气侧阻力≤1100Pa，通过提高高温风机的风压，可使系统完全正常工作。
为保证余热锅炉的启停不影响水泥生产及电站的稳定运行，在SP炉烟气连接管道上设有旁通烟道，可使锅炉在出现故障时或水泥生产不正常时解列，既满足了水泥生产的稳定运行又保证了SP炉的安全。通过旁通烟道的调节作用还可使水泥生产及余热锅炉的运行均达到理想的运行工况。
2.2水泥生产线对外排放的余热量分析
根据水泥生产线工艺流程，生产线废气余热主要来源于窑尾预热器出口烟气，篦冷机尾排烟气。
根据生产线的运行情况，业主提供废气参数如下：
窑尾预热器出口：368000Nm3/h-310℃；
窑头冷却机出口：304