1、前言

近年來，隨著我國水泥工業(yè)工藝及裝備技術得以迅速發(fā)展，數百條數千噸級新型干法水泥熟料生產線（簡稱水泥窯）的陸續(xù)投產，為水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術及裝備的推廣應用創(chuàng)造了市場條件。在這個背景條件下，目前國內具有水泥窯余熱發(fā)電工程設計、技術開發(fā)能力的數家單位，以利用日本KHI技術及設備建設的安徽寧國水泥廠、廣西柳州水泥廠純低溫余熱電站為藍本，推出了幾種水泥窯純低溫余熱發(fā)電的熱力循環(huán)系統并已在上海萬安企業(yè)1400t/d預分解窯、江西萬年2000t/d預分解窯上實際應用。考慮目前國內陸續(xù)投產的大型水泥窯技術及裝備的變化并結合國內火力發(fā)電設備設計制造現狀，對水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電應采用的熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式進行深入的研究分析從而進一步提高我國純低溫余熱發(fā)電技術及裝備水平、充分合理利用余熱盡而提高余熱發(fā)電能力是非常必要的。

2、目前國內已普遍采用的幾種熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式的特點及存在的主要問題

目前水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術中熱力循環(huán)系統的構成、循環(huán)參數及熟料冷卻機、窯尾預熱器廢氣取熱方式有如下三種{TodayHot}（筆者稱為普遍型水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術）：

其一：不補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式。

其二：復合閃蒸補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式。

其三：多壓補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式。

2.1 上述熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式的主要特點：

(1)僅在水泥窯窯頭熟料冷卻機中部設一個抽取冷卻機廢氣的抽廢氣口，根據水泥窯規(guī)模的不同，抽取的廢氣溫度在250～400℃范圍內。利用抽取的廢氣設置窯頭熟料冷卻機余熱鍋爐（簡稱AQC爐），AQC爐生產0.8～1.6Mpa—飽和溫度～360℃的蒸汽或同時生產0.1～0.5Mpa—飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、{HotTag}85～200℃的熱水。

(2)僅利用水泥窯窯尾預熱器排出的250～400℃廢氣余熱設置窯尾預熱器余熱鍋爐（簡稱SP爐或PH爐），SP爐生產0.8～1.6Mpa—飽和溫度至360℃的蒸汽。

(3)將AQC爐、SP爐生產的0.8～1.6MPa蒸汽及AQC爐生產的0.1～0.5Mpa蒸汽或AQC爐生產的85～200℃熱水經閃蒸器生產出的0.1～0.5MPa蒸汽通入汽輪機再由汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。

2.2 上述熱力循環(huán)系統、循環(huán)參數及廢氣取熱方式存在的主要問題

(1)窯頭熟料冷卻機自冷卻機入料端（熱端）至出料端（冷端），在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產的條件下，冷卻機可排掉的廢氣溫度是自熱端起的600℃以線性關系逐漸下降至冷料端的55℃。因此，若僅在冷卻機中部抽取廢氣，則是將熱端的中高溫廢氣與冷端低溫廢氣混合后形成了250℃～400℃廢氣。由于廢氣溫度的限制，AQC爐僅能生產低壓低溫蒸汽及熱水。這種抽取廢氣的取熱方式沒有遵循熱量應根據其溫度進行梯級利用的原理。

(2)窯尾預熱器系統中，在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產的條件下，可利用的廢氣余熱有兩部分：第一部分為預熱器系統最終排出的（即C1級旋風筒出口）250～400℃廢氣；第二部分為C2級旋風筒內筒至C1級旋風筒入口的450～600℃廢氣中水泥生產允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量。由于沒有利用第二部分廢氣熱量，加之第一部分預熱器系統最終排出的廢氣溫度限制，SP爐同樣只能生產低壓低溫蒸汽。

(3)上述兩個因素使前述的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術：其一，余熱只能生產低壓低溫蒸汽；其二，熱力循環(huán)系統只能采用低壓低溫參數；其三，水泥窯生產系統中窯頭熟料冷卻機及窯尾預熱器可用于發(fā)電的部分400～600℃中高溫廢氣沒有得到有效利用；其四，前述的三個因素，使在不增加水泥熟料熱耗的條件下，水泥窯廢氣余熱發(fā)電能力未能得到充分發(fā)揮，即余熱發(fā)電量不能達到應該達到的水平。

2.3普通型純低溫余熱發(fā)電技術的應用情況