对水泥窑余热发电技术的几点看法

现在投产运行的有18条水泥熟料生产线,2条2500t/d线、15条5000t/d线、1条目前世界上最大的12000t/d线,全部上有系统。发电水平多数能稳定在月平均40kWh/t熟料以上,少数能稳定在41kWh/t熟料以上,与兄弟企业相比,天瑞水泥还有一定的差距,尚需进一步努力。

水泥窑余热发电的潜力以及与窑系统之间的关系、优化空间等,笔者在此根据这几年天瑞水泥搞余热发电的实践谈点个人看法,以供参考。

1 余热发电与小火电

余热发电不是小火电,是一项利国且利民、环保且创效、既节约资源又减少排放的技术,属于废弃物的综合利用范畴,应该大力提倡,应该足额享受到国家的各项优惠政策。

水泥窑余热发电单就发电系统来讲,与小火电有很多可以通用的设备,装备上还属于小火电的范畴,事实上比现在要淘汰的小火电还要小。

目前,我国正处在大量淘汰小火电的时期,这些被淘汰的设备经过一些适应性改造后,完全能够满足水泥窑余热发电的要求,既避免了小火电淘汰中的浪费,又能降低余热发电的建设投资,国家应该给予鼓励。

应该说,天瑞水泥在这方面带了个好头,目前有5条水泥窑余热发电系统采用了小火电厂的淘汰设备,实践证明是完全可行的。降低了余热发电的投资成本,也就是降低了余热发电的建设门槛,更有利于余热发电的推广应用。

2 还有大量的低品质余热未得到利用

有专家提出给余热发电设置上限,以防企业为多发电变相补燃。其理由是:目前的已经达到40kWh/t熟料,余热几乎挖掘殆尽,不补燃不可能再有大的进步了,再多发就不是余热利用了。

就水泥行业来讲,不但现有的余热发电技术,有大量的低于200℃的低品质余热未能利用,而且诸如窑筒体散热、空压机散热等,也是一块不小的资源,除少数企业冬季采暖利用了一部分外,大部分企业都白白地浪费掉了。

我们来看看水泥熟料在生产过程中的热效率是多少,它浪费了多少能源,如果把这些浪费的能源全部转换成电,它又能够发多少电?

水泥熟料是由钙质原料、硅质原料、铝质原料、铁质原料的混合物,经高温煅烧形成的以硅酸盐矿物为主的多相组成烧结体。在高温热力学条件下,物料经过了扩散分解反应、固相反应、液相烧结等多个主控反应过程。由于所用的原料不同,所得熟料的矿物组成有别,其理论热耗一般波动在1630~1800 kJ范围内(约390~430kcal),这与所采用的生产工艺没有关系。而我们现在的生产工艺,熟料热耗能达到710kcal熟料就已经是先进水平了。也就是说:现在熟料烧成的热效率约为 54.93%~60.56%,单位熟料浪费的热能约为320~280kcal熟料,这些热能折算成标煤约为45710~40000 g标煤/t熟料,按国家规定的发电对标系数350g/kWh折算,可发电130~114kWh/t熟料。

所以说,在水泥工艺没有把热耗降低到710×4.2kJ/t熟料以下之前,我们可以挖掘的潜力应在114kWh/t熟料以上,而我们现在采用的纯低温余热发电才仅仅挖掘了40kWh/t熟料左右。所以,不能说我们今天的余热发电技术已经到顶了,纯低温余热发电不应该满足于现状,更不应该排斥其他非纯低温技术的采用。我们的思路应该再开阔一些,不能把剩余的多于70kWh/t熟料的能量白白的浪费了。比如说:首先是纯低温余热发电技术的突破,把可利用的温度再降低一些;能不能搞一些低品质发电,用于对供电质量要求不高的装置上,比如一般的通风、照明、制冷、空调等;能不能搞一点不纯低温,用少量的其他综合利用资源搞一点补燃,比如有机垃圾、煤矸石等;或者不发电,直接用汽轮机拖动设备;或者用于烘干、预热等其他工艺。