刍议提高余热发电的技术措施

李永涛 赵仁军 程吉晔

摘 要：目前，节能减排已经成为了国际共识，提升能源综合利用率则是当务之急。于我国而言，余热资源十分丰富，其广泛存在于工业生产过程中。余热资源大约占据总体燃料消耗总量的17%～67%左右，其中可回收率高达60%。可见，我国余热利用率存在巨大的潜力，将余热资源用于发电，能够显著降低能源消耗，并满足我国不断增长的用电需求。因此文章结合工程实例，就余热发电技术措施进行探讨。

关键词：余热发电；技术措施；节能减排

1 工业余热资源概述

余热资源本质上是一种二次能源，是一次能源或者是可燃物料经过转换之后得到的产物，亦或者燃料在实际燃烧过程中所产生的热量在实现某一工艺之后所剩余的热量。依据余热资源温度品位来进行划分，通常可以将工业余热划分为600℃以上的高温余热，300～600℃之间的中温余热以及300℃以下的低温余热3种类型；依据余热资源的来源进行划分，可以将工业余热分为烟气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、化学反应热、高温产品以及炉渣余热、可燃废气和废料余热等。纵然余热资源的来源十分广泛，温度范围也相对较广，同时以多种形式存在。不过单纯从余热资源的利用角度来看，其具备如下共同点：因为工艺生产过程具备一定的周期性、间断性，且生产过程相对较为波动，这就使得余热量相对来说并不稳定；同时，余热介质的性质相对较为恶劣，例如烟气中就包含的而又大量的粉尘以及腐蚀性的物质成分；此外，余热利用装置容易受到场地、原生产等现有条件的限制。因此，工业余热资源利用系统或设备运行环境相对恶劣，要求有宽且稳定的运行范围，能适应多变的生产工艺要求，设备部件可靠性高，初期投入成本高，从经济性出发，需要结合工艺生产进行系统整体的设计布置，综合利用能量，以提高余热利用系统设备的效率。

2 工程实例

2.1 基本概况

某水泥厂总共有两条生产线。1#窑是日产熟料2000t的窑外分解工艺线，2#窑日产熟料1680t的窑外分解工艺线；1#窑余热发电最初是采用带补燃锅炉的低温废气余热发电。然而由于煤矸石价格的不断上涨，且该余热发电模式未能有效利用废气资源。因此需要对该系统进行优化改造，改造之后选用不带补燃锅炉的纯低温废气余热发电，SP炉加上AQC炉，充分利用预热器出口废气加上冷却机余风，每吨熟料可以供应发电容量为31～45kW的热能。

2.2 系统结构

2.2.1 AQC锅炉

AQC锅炉双压结构，高压段出口额定蒸汽压力1.6MPa，低压段出口额定蒸汽压力0.35MPa。AQC锅炉整体采用管箱式结构，自上而下有高压过热器，两极高压蒸发器，高压省煤器，低压过热器，低压蒸发器，两极省煤器。

2.2.2 SP余热锅炉

本锅炉采用单锅筒自然循环方式，露天立式布置，结构紧凑、占地小，烟气从上而下分别横向冲刷过热器、六级蒸发器、省煤器，汽流方向与粉尘方向一致，每级受热面都设置了振打除灰装置，共八组，布置在炉的一侧，振打频率3次/分钟，冲击力1500N。粉尘随气流均匀排出炉底。

2.2.3 BN9-1.6/0.2型汽轮机

汽轮机包括通流结构和本体结构、汽缸、轴承座、轴承、主汽门、调速汽门、保安装置等组成。

2.2.4 热力系统

来自锅炉的主蒸汽经隔离阀到主汽门，主汽门内装有蒸汽滤网，以分离蒸汽中的水滴和防止杂物进入汽轮机。蒸汽经主汽门分二路进入汽轮机蒸汽室两侧。蒸汽在汽轮机中膨胀做功后排入凝汽器凝结成水。来自低压锅炉的补汽经补汽阀从第六压力级后进入汽轮机做功。凝结水由凝结水泵升压后，经汽封加热器到除氧器。经除氧后的凝结水，由给水泵升压后进入锅炉，重新被加热蒸发成新蒸汽。

2.3 余热发电存在的问题及解决措施

经过一段时间的运行之后，发现AQC锅炉入口位置的高压过热器的螺旋鳍片管中间位置以及AQC锅炉的出口位置极为容易受到损坏。但是两边的地位以及距离出口较远的位置相对保持完好，证明烟气走近路并被直接抽出。因此，可以考虑利用角钢添加一道导流板在AQC锅炉入口位置处，将热风向两边分。出口处把抽风管道往内部延伸到中部，管道下部1/3部分每隔300mm加一排8个孔大小一样的，从外往内分别是Φ100、Φ130、Φ160、Φ190、Φ220各5排，总开孔面积为4.3018m2。采取该项措施之后，能够显著提升高压过热器的螺旋鳍片管的使用寿命，有效节约成本大约200万元。同时能够有效提升AQC锅炉的使用寿命，显著增加发电量。

总之，余热发电是对二次能源的有效利用，也是实现能源节约的有效途径。工业企业努力发展以及大力推广余热发电技术是符合可持续发展要求以及实现经济循环的重要手段。不过由于我国工业余热资源发电技术起步相对较晚，在推广过程中还面临着诸多问题。因此高度重视余热资源发电技术中存在的问题，结合余热资源实际状况，采取合理的技术措施加以改进，在确保余热资源利用率最大化的基础上，更好的实现发电功能十分必要。文章结合某水泥厂余热资源发电实际，针对其中存在的问题，提出了相应的改进措施。实践证明，能够取得较好的发电效果，值得大力推广和借鉴。

参考文献

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（作者单位：中国新型建材设计研究院）