李永濤 趙仁軍 程吉曄

摘 要：目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為了國際共識，提升能源綜合利用率則是當(dāng)務(wù)之急。于我國而言，余熱資源十分豐富，其廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)過程中。余熱資源大約占據(jù)總體燃料消耗總量的17%～67%左右，其中可回收率高達(dá)60%?？梢?，我國余熱利用率存在巨大的潛力，將余熱資源用于發(fā)電，能夠顯著降低能源消耗，并滿足我國不斷增長的用電需求。因此文章結(jié)合工程實例，就余熱發(fā)電技術(shù)措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：余熱發(fā)電；技術(shù)措施；節(jié)能減排

1 工業(yè)余熱資源概述

余熱資源本質(zhì)上是一種二次能源，是一次能源或者是可燃物料經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后得到的產(chǎn)物，亦或者燃料在實際燃燒過程中所產(chǎn)生的熱量在實現(xiàn)某一工藝之后所剩余的熱量。依據(jù)余熱資源溫度品位來進(jìn)行劃分，通?？梢詫⒐I(yè)余熱劃分為600℃以上的高溫余熱，300～600℃之間的中溫余熱以及300℃以下的低溫余熱3種類型；依據(jù)余熱資源的來源進(jìn)行劃分，可以將工業(yè)余熱分為煙氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、化學(xué)反應(yīng)熱、高溫產(chǎn)品以及爐渣余熱、可燃廢氣和廢料余熱等?？v然余熱資源的來源十分廣泛，溫度范圍也相對較廣，同時以多種形式存在。不過單純從余熱資源的利用角度來看，其具備如下共同點：因為工藝生產(chǎn)過程具備一定的周期性、間斷性，且生產(chǎn)過程相對較為波動，這就使得余熱量相對來說并不穩(wěn)定；同時，余熱介質(zhì)的性質(zhì)相對較為惡劣，例如煙氣中就包含的而又大量的粉塵以及腐蝕性的物質(zhì)成分；此外，余熱利用裝置容易受到場地、原生產(chǎn)等現(xiàn)有條件的限制。因此，工業(yè)余熱資源利用系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行環(huán)境相對惡劣，要求有寬且穩(wěn)定的運(yùn)行范圍，能適應(yīng)多變的生產(chǎn)工藝要求，設(shè)備部件可靠性高，初期投入成本高，從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，需要結(jié)合工藝生產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)整體的設(shè)計布置，綜合利用能量，以提高余熱利用系統(tǒng)設(shè)備的效率。

2 工程實例

2.1 基本概況

某水泥廠總共有兩條生產(chǎn)線。1#窯是日產(chǎn)熟料2000t的窯外分解工藝線，2#窯日產(chǎn)熟料1680t的窯外分解工藝線；1#窯余熱發(fā)電最初是采用帶補(bǔ)燃鍋爐的低溫廢氣余熱發(fā)電。然而由于煤矸石價格的不斷上漲，且該余熱發(fā)電模式未能有效利用廢氣資源。因此需要對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，改造之后選用不帶補(bǔ)燃鍋爐的純低溫廢氣余熱發(fā)電，SP爐加上AQC爐，充分利用預(yù)熱器出口廢氣加上冷卻機(jī)余風(fēng)，每噸熟料可以供應(yīng)發(fā)電容量為31～45kW的熱能。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 AQC鍋爐

AQC鍋爐雙壓結(jié)構(gòu)，高壓段出口額定蒸汽壓力1.6MPa，低壓段出口額定蒸汽壓力0.35MPa。AQC鍋爐整體采用管箱式結(jié)構(gòu)，自上而下有高壓過熱器，兩極高壓蒸發(fā)器，高壓省煤器，低壓過熱器，低壓蒸發(fā)器，兩極省煤器。

2.2.2 SP余熱鍋爐

本鍋爐采用單鍋筒自然循環(huán)方式，露天立式布置，結(jié)構(gòu)緊湊、占地小，煙氣從上而下分別橫向沖刷過熱器、六級蒸發(fā)器、省煤器，汽流方向與粉塵方向一致，每級受熱面都設(shè)置了振打除灰裝置，共八組，布置在爐的一側(cè)，振打頻率3次/分鐘，沖擊力1500N。粉塵隨氣流均勻排出爐底。

2.2.3 BN9-1.6/0.2型汽輪機(jī)

汽輪機(jī)包括通流結(jié)構(gòu)和本體結(jié)構(gòu)、汽缸、軸承座、軸承、主汽門、調(diào)速汽門、保安裝置等組成。

2.2.4 熱力系統(tǒng)

來自鍋爐的主蒸汽經(jīng)隔離閥到主汽門，主汽門內(nèi)裝有蒸汽濾網(wǎng)，以分離蒸汽中的水滴和防止雜物進(jìn)入汽輪機(jī)。蒸汽經(jīng)主汽門分二路進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽室兩側(cè)。蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功后排入凝汽器凝結(jié)成水。來自低壓鍋爐的補(bǔ)汽經(jīng)補(bǔ)汽閥從第六壓力級后進(jìn)入汽輪機(jī)做功。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)汽封加熱器到除氧器。經(jīng)除氧后的凝結(jié)水，由給水泵升壓后進(jìn)入鍋爐，重新被加熱蒸發(fā)成新蒸汽。

2.3 余熱發(fā)電存在的問題及解決措施

經(jīng)過一段時間的運(yùn)行之后，發(fā)現(xiàn)AQC鍋爐入口位置的高壓過熱器的螺旋鰭片管中間位置以及AQC鍋爐的出口位置極為容易受到損壞。但是兩邊的地位以及距離出口較遠(yuǎn)的位置相對保持完好，證明煙氣走近路并被直接抽出。因此，可以考慮利用角鋼添加一道導(dǎo)流板在AQC鍋爐入口位置處，將熱風(fēng)向兩邊分。出口處把抽風(fēng)管道往內(nèi)部延伸到中部，管道下部1/3部分每隔300mm加一排8個孔大小一樣的，從外往內(nèi)分別是Φ100、Φ130、Φ160、Φ190、Φ220各5排，總開孔面積為4.3018m2。采取該項措施之后，能夠顯著提升高壓過熱器的螺旋鰭片管的使用壽命，有效節(jié)約成本大約200萬元。同時能夠有效提升AQC鍋爐的使用壽命，顯著增加發(fā)電量。

總之，余熱發(fā)電是對二次能源的有效利用，也是實現(xiàn)能源節(jié)約的有效途徑。工業(yè)企業(yè)努力發(fā)展以及大力推廣余熱發(fā)電技術(shù)是符合可持續(xù)發(fā)展要求以及實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)的重要手段。不過由于我國工業(yè)余熱資源發(fā)電技術(shù)起步相對較晚，在推廣過程中還面臨著諸多問題。因此高度重視余熱資源發(fā)電技術(shù)中存在的問題，結(jié)合余熱資源實際狀況，采取合理的技術(shù)措施加以改進(jìn)，在確保余熱資源利用率最大化的基礎(chǔ)上，更好的實現(xiàn)發(fā)電功能十分必要。文章結(jié)合某水泥廠余熱資源發(fā)電實際，針對其中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。實踐證明，能夠取得較好的發(fā)電效果，值得大力推廣和借鑒。

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（作者單位：中國新型建材設(shè)計研究院）