(山西雙良鼎新水泥有限公司，山西 太原 030043)

引言

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，即使在先進的水泥預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)工藝中，仍有35%左右的低溫余熱被浪費掉[1]，有一部分低溫廢氣被直接排放到大氣中。低溫廢氣的利用受限于投資成本和利用效果的影響，仍是生產(chǎn)企業(yè)余熱利用的難點之一。本文主要針對水泥窯頭AQC余熱鍋爐排出的低溫廢氣利用技術(shù)進行探討，提出一種新的利用方案，以供同行參考。

1 篦冷機余熱分布及熱風利用情況

1.1 篦冷機內(nèi)的余熱分布情況

篦冷機是水泥生產(chǎn)過程中最重要的熱量回收設(shè)備之一。在篦冷機中，冷卻風從料床下方向上吹入料層內(nèi)，對高溫熟料進行逐級冷卻，從熟料中回收的熱量利用形式為：二次風作為窯內(nèi)煤粉燃燒助燃空氣使用、三次風作為分解爐內(nèi)煤粉燃燒助燃空氣使用、部分熱風進入AQC余熱發(fā)電系統(tǒng)用于發(fā)電、部分熱風用于物料烘干之用等。

某廠5 000 t/d熟料生產(chǎn)線的篦冷機內(nèi)熟料溫度與氣體溫度分布曲線如圖1所示。

圖1 篦冷機內(nèi)熟料溫度與氣體溫度分布曲線

1.2 篦冷機內(nèi)熱風利用情況

在篦冷機內(nèi)，余熱的利用是將換熱后不同溫度的熱風進行分級利用，每一級風口對應(yīng)的熱風溫度不同。二次風進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)作為煤粉燃燒助燃空氣使用，其溫度在1 100 ℃左右；三次風進入分解爐內(nèi)作為煤粉燃燒助燃空氣使用，其溫度在1 000 ℃左右；部分300～400 ℃的中溫熱風進入AQC余熱鍋爐進行發(fā)電；部分<100 ℃的低溫熱風經(jīng)除塵處理后排到大氣中。熱風的利用情況與生產(chǎn)中的空氣梁控制技術(shù)、生產(chǎn)狀況等有很大關(guān)系。

2 AQC余熱鍋爐低溫廢氣分析

2.1 低溫廢氣溫度

一般來說，AQC余熱鍋爐熱水段后排煙溫度設(shè)置在130 ℃左右，這部分廢氣與篦冷機余風混合后的溫度為100 ℃左右，一般經(jīng)除塵后排放到大氣中[2]。

2.2 低溫廢氣量

某兩家企業(yè)的水泥窯余熱鍋爐廢氣情況見表1。

表1 某兩家企業(yè)水泥窯余熱鍋廢氣情況

從表1可以看出，水泥窯的AQC余熱鍋爐排出的100 ℃的廢氣量約占整個余熱發(fā)電系統(tǒng)廢氣量的30%～50%，而且粉塵含量較低，其利用潛力很大。

3 AQC余熱鍋爐低溫廢氣利用技術(shù)

3.1 純低溫余熱發(fā)電

對于該部分100 ℃的低溫余熱利用，理論上存在用低沸點質(zhì)換熱用于發(fā)電的方案，但受其換熱工質(zhì)的限制，其經(jīng)濟性和實用性尚需進一步探討。

3.2 廢氣余熱循環(huán)利用

該方案是將AQC余熱鍋和篦冷機尾部出口的低溫廢氣引回篦冷機中溫段，通過提高篦冷機中溫段廢氣溫度進而提高AQC爐的產(chǎn)汽量。通過工程實踐，此方案使出冷卻機熟料的平均溫度提高了3.5 ℃左右，熟料溫度仍可控制在冷卻要求范圍內(nèi)，使用效果較好，但在利用效能上有待于進一步評價分析。

3.3 以補燃鍋方式爐進行發(fā)電或熱電聯(lián)供

此方案是利用窯頭AQC和窯尾SP余熱鍋爐的低溫廢氣，外加循環(huán)流化床鍋爐作為補燃鍋爐，以AQC和SP余熱鍋爐共同產(chǎn)生的中壓飽和蒸汽補充到補燃鍋爐中，共同產(chǎn)生中壓過熱蒸汽用于發(fā)電或熱電聯(lián)供[3]。該方案補燃鍋爐所采用的煤矸石為劣質(zhì)煤，雖然不消耗優(yōu)質(zhì)煤，但燃燒后產(chǎn)生的煙氣會對大氣環(huán)境造成污染，不符合當前的環(huán)保要求。

4 低溫廢氣利用新技術(shù)

4.1 技術(shù)方案分析

該技術(shù)將窯頭AQC余熱鍋爐和低溫段熱風出口排出的低溫空氣，經(jīng)除塵處理后與一次風混合后進入窯爐內(nèi)作為送煤和助燃空氣使用。工藝流程如圖2所示。

AQC余熱鍋爐低溫廢氣出口和篦冷機的低溫段熱風出口與窯頭除塵器的進口相連接，除塵器出口管路上引風機的出口管路分為兩部分，一部分與一次風進口連接，另一部分與排煙道連接。這兩部分管道上分別設(shè)置控制閥，控制閥根據(jù)進入窯爐內(nèi)一次風量的多少調(diào)節(jié)開度的大小。在正常運行狀態(tài)下，排入大氣中管道上的控制閥處于常閉狀態(tài)，只有在開、停機或其他情況下才打開。

4.2 該技術(shù)的特點分析

(1)該技術(shù)將窯頭AQC余熱鍋爐和低溫段熱風出口所排出的低溫廢氣全部回收利用，廢氣回收率接近100%。

(2)作為助燃燒空氣使用的回收利用方式，使得熱量的利用效率更高。

(3)工藝簡單易實施，改造投入成本低，便于推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語

通過對AQC余熱鍋爐低溫廢氣余熱利用現(xiàn)狀分析，廢氣循環(huán)余熱利用技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用效果較好，而將排出的低溫廢氣經(jīng)除塵處理后與一次風混合進入窯爐內(nèi)作為助燃空氣使用的技術(shù)方案，更具備推廣使用的價值。