建材工业的余热及其利用(水泥行业的余热利用).pdf

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1、中国科技期刊数据库科研建材工业的余热及其利用（水泥行业的余热利用）建材工业的余热及其利用（水泥行业的余热利用）缪炜炜安徽节源环保科技有限公司，安徽 合肥 230000摘要：摘要：对于水泥窑余热利用发电系统这一极其重要的节能技术而言，我们要将其重视起来。找出存在的问题，并采取有效的方式解决这一问题的痼疾。 以并网运行这一层面为观焦点， 我们可以清楚明晰他只是针对水泥企业内部的常规配电网进行的，对于“并内网不上外网”这一概念来说，它也是一项非常可行的技术，这种技术的运用不存在与外部电力部门上网返售电能的交换。关键词：关键词：低温；余热发电；问题中图分类号：中图分类号：TQ172.625文献标识码：

2、文献标识码：A文章编号：文章编号：1671-5780(2015)21-0245-021 1 引言引言在近几十年中，世界各国对余热利用进行了一些研究工作， 但进展一直不快， 其原因除了对余热利用重视不够之外，更主要的是没有掌握好它的规律。60 年代以来，世界各国余热利用技术发展很快。我国目前余热利用的现状，与世界先进水平相比还有很大的差距，大部分余热尚未利用。在当前能源供应紧张的形势下，大力开展回收余热的工作已显得极为重要。2 2 水泥窖余热利用发电系统并网运行难现状水泥窖余热利用发电系统并网运行难现状对于水泥工业余热发电系统来说，即便它在我国位居十大节能工程之列，可以对水泥窖本来排放到大气中的

3、余热加以利用来发电，与全世界所倡导的“低碳经济”相吻合。但是，其涉入到水泥和电力这两个行业当中，所以水泥余热这一发电项目并网就成为了目前亟待解决的主要问题。对于一些地区来说，电网企业要以余热发电系统发电量的额数为依据，对水泥工业进行所谓的上网费、并网费的收取。此外，余热发电机组还要受电网企业的电力系统调控部门的控制，来进行电机组的启、停机程序的操作。有些地区甚至是因为并网问题的存在而影响了发电的正常运行，即使将此类问题上报，也得不到有效的解决，在一定程度上制约了国家能源减排政策的有效实施。据资料显示，有很多企业在筑建余热发电项目以后， 没办法进行并网发电的有很多， 通常情况下，这种问题产生所带

4、来的损失是非常巨大的。3 3 现有汽轮机与主蒸汽参数存在不配套问题现有汽轮机与主蒸汽参数存在不配套问题当下， 在工业企业中大部分都引入了 10000t/d、 6000t/d、5000t/d、2500t/d 等四条新型的水泥生产线，这四条生产线均采用四级窖尾预热器， 其废气的温度都在 360420范围内，具有较高的温度，这也就使得主蒸汽参数的选择空间较大，也为选用标准汽轮机组提供了非常有利的条件。而对于五级或六级的窖尾预热器而言，其废气的温度在 280350范围内， 由于在水泥生产的过程中， 其产生的蒸汽压、发电能力以及相应温度都较低，使得废气余热的利用有很大的难度，这也就说明国内现有的汽轮机存

5、在主蒸汽参数不配套的问题。4 4 热力系统存在问题热力系统存在问题在上述 4 条生产线中，都采用了 SP 炉、AQC 炉水系统的串联方式，不仅仅是其水系统采用串联的方式，其蒸汽系统采用的也是串联方式，这也就使得整个热力系统存在以下问题：（1）SP 炉、AQC 炉都是对窖尾废气进行利用，在系统运行的过程中，一旦其参数出现波动，这两台炉就会相互影响，其运行调整也就变得十分困难；（2）由于该热力系统采用的是串联方式，这也就使得AQC 炉在出现故障时，在系统中设定的安全系统就会启动，使整个系统停止运行，同时，也会使得SP 炉汽包对 SP 锅炉直接进行冷水补给，这对 SP 锅炉的安全运行以及使用寿命都会

6、产生非常大的副作用；（3）对于 200的废气余热的回收而言，其一般采用AQC 炉在其主蒸汽段排出的废气低于 200的低温废气设置生产热水段在 150180范围内，将该段热水进行分级，对其进行闪蒸扩容处理，分出不同压力的蒸汽，并将其补充到汽轮机中去的方式进行余热回收。通过其机理可以看出，该种余热回收方式对于汽轮机的要求非常高，而国内的汽轮机生产技术相对其要求而言还有一定的差距。同时，热力系统具有一定的复杂性，这也就使得对其执行器与调节阀的要求非常高，使得串联系统分级调整难度比较大。5 5 水泥窖余热利用发电系统并网运行技术水泥窖余热利用发电系统并网运行技术基本来说，余热发电系统自身是有其工作原理

7、的，这一工作原理主要是通过余热锅炉这一余热回收装置对工业生产中排出的大量废气所散发的废热进行热交换回收。在这一过程中，就产生了过热蒸汽，这种蒸汽会促使汽轮机的热能向机械能的转换，在这之后，发电机受机械能的带动发电。水泥窑的窑头和窑尾在水泥熟料的生产过程中，会产生大量的废气，然后安装被称为窖头炉和窖尾炉的余热锅炉在废气排出处。废气和水在余热锅炉的内部，会实现热交换。在这样的情况下，水就会变成高温，有足够压力的过热蒸汽，这种过热蒸汽会流通进汽轮发电机组，实现发电工作。就当前而言，热力循环系统的热力循环方式主要由三种模式构成，即单压系统、闪蒸系统、双压系统，以及由此衍生的复合系统。这一系统，是我国水

8、泥工业纯低温余热发电技术的主要内容，通过大量的实践我们可以证明，要以企业的实际情况为依据，对上面的三种系统进行选择。此外，应该对热平衡计算、生产规模、管理、投资等具体问题，进行具体理性的分析论证，然后才能决定要应用哪种热力循环方式才最为合理。6 6 水泥窖余热利用发电系统并网运行与电力部门之间水泥窖余热利用发电系统并网运行与电力部门之间的关系的关系依据水泥余热发电系统的并网连接点都在水泥企业的内部供配电网线路上这一情况，并网对象是水泥企业的内部供配电网，而不是电力部门管理的外部常规供配电网，所以就不存在与外部电力部门进行电售交换这一说法。我们以技术这一层面为突破点，倘若水泥窑余热利用发电系统的

9、内部并网发电要以“并网不上网”的方式来实现的话，水泥窑余热利用发电机组就是功率强大的用电设备。从目前来看，并网的操作，基本上都运用了先进的技术、安全精准的现代同步指示装置以及自动化并联装置，而且再加上多种保护技术及保护设备的发展，从安全的角度来分析，丝毫不会给电力部门外部电网的运行带来不必要的影响。进一步来说，在安全技术的方面，水泥工业配套余热发电系统的设计已经有很大的飞跃，并渐趋于先进。所以无论如何，我们都要以“公平公正”科学合理的发展观为原则，对该设备进行合理科学的使用。并网这一问题得到了一定程度上的解决，电力部门已经无权干涉水泥窑余热利用发电系统的“内部并网”发电工作的进行，并且电力部门

10、要以用电客户的视角来看待水泥企业，继而树立良好的市场经营理念，促成服务意识的加强。7 7 余热发电对水泥窑的影响余热发电对水泥窑的影响余热发电投入运行后对水泥生产总会有些影响的，其主要为：由于窑尾增设了余热锅炉使废气温度大幅降低而不能（下转第 247 页）2015 年 21 期245中国科技期刊数据库科研期处于应力环境之中，致使建筑外墙遭受各种作用力的影响，建筑物容易出现损毁状况。最后，当建筑物内墙保温施工技术实际上会影响住户的二次装修效果，在内墙上悬挂各种不一样的物件容易损坏建筑物的保温效果。4 4 房屋建筑外墙保温的施工技术房屋建筑外墙保温的施工技术4.14.1 外墙内保温技术外墙内保温技

11、术该技术是指在外墙的结构构型里面添加保温防护层，从而达到节能保温的目的。该技术需要注意的有：一是为了避免给用户带来的不便，可选用导热系数小、能效高的材料，从而降低保温的半径，减低占地面积；二是，节能保温体系的材料需要满足国家规定的防火标准，可采用矿棉类的面板等燃点相对低的保温材料，若采用其他材料，需要经过消防单位的签证许可后才能使用；三是，所使用的节能环保材料要具有环保、无污染的特点，从而减低节能保温材料对房屋环境的影响。该技术的主要优势在于防水和保温时间较长，并且在施工时内墙保温材料可分为两个部分，不需要搭设架子等设施在一个层面就可进行操作，操作简便、施工工艺简单，具有很好的适应性。4.24

12、.2 外墙外保温技术外墙外保温技术外墙外保温技术是一种节能环保的施工技术，其应用在建筑施工中， 收到了较好的保温效果。 在外墙外保温工程中，对保温材料的选择非常重要，由于选用的保温材料在外墙的外侧，并且与外界直接接触，所以，外墙出现热桥或冷桥的概率非常小。置于建筑物外侧的保温层，大大减少了自然界温度、 紫外线等对主体结构的影响。 随着建筑物层数的增加，温度对建筑竖向的影响已引起关注。国外的研究资料表明，由于温度对结构的影响，建筑物外向的热胀冷缩可能引起建筑物内部一些非结构构件的开裂，外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部产生的应力。外保温不仅提高了墙体的（上接第 245 页）喷水增湿，这样将

13、影响窑尾废气收尘效果，同时需调整原料烘干废气运行参数；由于窑头增设了余热锅炉，当冷却机废气排风机原设计能力不足时，需调整或更换。余热电站虽然对水泥熟料生产线的上述几个环节有一定影响，但同时在其他一些环 节也有利于水泥熟料生产线的运行：如可以降低窑尾高温风机及除尘器负荷（风温降低、粉尘减少），可以避免冷却机废气除尘器经常被烧坏而影响收尘效果等。8 8 水泥窑纯低温余热发电技术的发展目标水泥窑纯低温余热发电技术的发展目标通过对第二代纯余热发电技术调试及试生产所取得的初步经验，并进一步分析水泥生产工艺过程及废气温度和热量分布情况，目前第三代纯余热发电技术已研究开发成型，其目标为：对于新型干法窑，在保

14、证满足生料烘干所需废气参数、煤磨烘干所需废气参数、不影响水泥生产、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备的条件下，每吨熟料余热发电量达到或超过 3140kJ/kg-4852.5kwh（对于实际产量为5500t/d的水泥窑， 发电机组可为1200015000KW） 。其最终目标：在可以看得见的将来，通过水泥窑余热发电技术的发展结合水泥熟料生产用电系统和设备节能技术的进保温隔热性能，而且增加了室内的热稳定性。它在一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿，提高了墙体的防潮性能，可避免室内的结露、霉斑等现象。4.34.3 内外混合保温技术分析内外混合保

15、温技术分析内外混合保温，是在施工中外保温施工操作方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位做内保温，从而对建筑保温的施工方法。从施工操作上看，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护，从而使建筑处于保温中。然而，混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。外保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力也相对较小；内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、

16、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，经年温差结构形变产生裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。5 5 结束语结束语随着建筑行业以及科学技术的发展，新材料、新技术将会不断地应用到建筑外墙的节能保温中，有效的满足了绿色、环保、节能的要求，深受人们的喜爱，并且外墙节能保温技术已逐渐成为现代建筑节能的核心技术之一。参考文献参考文献1杨树勤.我国工程建筑中外墙保温技术的应用现状J.科协论坛，2013(2):11-12.2葛优胜.建筑节能外墙外保温施工技术分析J.中国科技博览，2013(31):143.步，实现水泥熟料的生产除每公斤熟料消耗31403350kJ

17、燃料外电能消耗为零。9 9 结论结论随着我国经济与科技的快速发展，新型干法水泥窖纯低温余热技术已经在水泥工业中广泛的得到了应用。水泥窖纯低温余热技术就是通过将在水泥煅烧过程中产生的废物余热转化成电能之后，再重新运用于水泥生产的技术。该技术的出现大大的提高了能源的利用效率，有效地降低了水泥生产的能耗，对于水泥企业的发展有着非常重要的作用。参考文献参考文献1崔星太，姜亦民.新世纪大型水泥集团战略探讨C/加入 WTO 和中国科技与可持续发展挑战与机遇、责任和对策（上册） ，2002.2隋同波，文寨军.我国水泥工业的绿色化发展方向C/中国硅酸盐学会 2003 年学术年会水泥基材料论文集 （上册） ，2003.3唐金泉.水泥窑纯低温余热发电技术评价方法的探讨 J.中国水泥，2009（12）.4何保华，唐金泉，唐兆伟，洪陈华.两代水泥窑纯余热发电技术及相关问题比较研J.水泥，2007（1） ：16-19.2015 年 21 期247