1、前言
近年來(lái)，隨著我國(guó)水泥工業(yè)工藝及裝備技術(shù)得以迅速發(fā)展，數(shù)百條數(shù)千噸級(jí)新型干法水泥熟料生產(chǎn)線（簡(jiǎn)稱水泥窯）的陸續(xù)投產(chǎn)，為水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了市場(chǎng)條件。在這個(gè)背景條件下，目前國(guó)內(nèi)具有水泥窯余熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)能力的數(shù)家單位，以利用日本KHI技術(shù)及設(shè)備建設(shè)的安徽寧國(guó)水泥廠、廣西柳州水泥廠純低溫余熱電站為藍(lán)本，推出了幾種水泥窯純低溫余熱發(fā)電的熱力循環(huán)系統(tǒng)并已在上海萬(wàn)安企業(yè)1400t/d預(yù)分解窯、江西萬(wàn)年2000t/d預(yù)分解窯上實(shí)際應(yīng)用?？紤]目前國(guó)內(nèi)陸續(xù)投產(chǎn)的大型水泥窯技術(shù)及裝備的變化并結(jié)合國(guó)內(nèi)火力發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)制造現(xiàn)狀，對(duì)水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電應(yīng)采用的熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式進(jìn)行深入的研究分析從而進(jìn)一步提高我國(guó)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備水平、充分合理利用余熱盡而提高余熱發(fā)電能力是非常必要的。
2、目前國(guó)內(nèi)已普遍采用的幾種熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式的特點(diǎn)及存在的主要問(wèn)題
目前水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)中熱力循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成、循環(huán)參數(shù)及熟料冷卻機(jī)、窯尾預(yù)熱器廢氣取熱方式有如下三種{TodayHot}（筆者稱為普遍型水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)）：
其一：不補(bǔ)汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式。
其二：復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式。
其三：多壓補(bǔ)汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式。
2.1 上述熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式的主要特點(diǎn)：
(1)僅在水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)中部設(shè)一個(gè)抽取冷卻機(jī)廢氣的抽廢氣口，根據(jù)水泥窯規(guī)模的不同，抽取的廢氣溫度在250～400℃范圍內(nèi)。利用抽取的廢氣設(shè)置窯頭熟料冷卻機(jī)余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱AQC爐），AQC爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度～360℃的蒸汽或同時(shí)生產(chǎn)0.1～0.5Mpa—飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、{HotTag}85～200℃的熱水。
(2)僅利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排出的250～400℃廢氣余熱設(shè)置窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱SP爐或PH爐），SP爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度至360℃的蒸汽。
(3)將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的0.8～1.6MPa蒸汽及AQC爐生產(chǎn)的0.1～0.5Mpa蒸汽或AQC爐生產(chǎn)的85～200℃熱水經(jīng)閃蒸器生產(chǎn)出的0.1～0.5MPa蒸汽通入汽輪機(jī)再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
2.2 上述熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式存在的主要問(wèn)題
(1)窯頭熟料冷卻機(jī)自冷卻機(jī)入料端（熱端）至出料端（冷端），在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，冷卻機(jī)可排掉的廢氣溫度是自熱端起的600℃以線性關(guān)系逐漸下降至冷料端的55℃。因此，若僅在冷卻機(jī)中部抽取廢氣，則是將熱端的中高溫廢氣與冷端低溫廢氣混合后形成了250℃～400℃廢氣。由于廢氣溫度的限制，AQC爐僅能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽及熱水。這種抽取廢氣的取熱方式?jīng)]有遵循熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級(jí)利用的原理。
(2)窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)中，在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，可利用的廢氣余熱有兩部分：第一部分為預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的（即C1級(jí)旋風(fēng)筒出口）250～400℃廢氣；第二部分為C2級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級(jí)旋風(fēng)筒入口的450～600℃廢氣中水泥生產(chǎn)允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量。由于沒(méi)有利用第二部分廢氣熱量，加之第一部分預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的廢氣溫度限制，SP爐同樣只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽。
(3)上述兩個(gè)因素使前述的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)：其一，余熱只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)只能采用低壓低溫參數(shù)；其三，水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)中窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器可用于發(fā)電的部分400～600℃中高溫廢氣沒(méi)有得到有效利用；其四，前述的三個(gè)因素，使在不增加水泥熟料熱耗的條件下，水泥窯廢氣余熱發(fā)電能力未能得到充分發(fā)揮，即余熱發(fā)電量不能達(dá)到應(yīng)該達(dá)到的水平。
2.3普通型純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況
