目前，新型干法水泥生产线配套纯低温余热发电系统已经相当普遍，各公司运行效果不尽相同。本文根据近年来对水泥生产线热工标定和余热发电系统的统计结果，初步分析影响余热发电系统的因素，为烧成系统稳定运行的情况下，充分利用废气余热发电提供借鉴和技术依据。
1 水泥厂余热发电量情况统计
水泥厂余热发电量的高低，取决于用于发电的余热量及余热锅炉和汽轮发电机组效率的高低。 而用于发电的余热量来自烧成系统，与预热器级数、生产线所处海拔高度、系统煤耗和生料配料等因素有关。 为找寻规律， 本文所统计的生产线均为熟料设计能力5 000t/d、采用第四代篦冷机且篦床面积 117m2 及余热发电采用两炉一机的系统。 现将典型的 7 条 5 000t/d生产线的余热发电系统统计数据列于表 1，余热锅炉热回收情况统计结果列于表 2。
所列 7 家公司代表性如下：
A 公司和 B 公司为四级预热器，其余均为五级预热器。 其中 A 公司生料中掺有煤矸石。
C 公司和 D 公司生料中配有煤矸石。 其中 D 公司从篦冷机到 AQC 炉的热风有两股， 一是直接进锅炉的高温风(778℃)，二是经沉降室入锅炉的中温风。
F 公司地处海拔较其他公司高， 大气压力也最低。其他公司均为平原。
E 公司和 G 公司出篦冷机熟料温度分别为最高和最低。
2 不同生产线的余热对发电量的影响分析
由表 1 看出：
1)同为 5 000t/d 生产线， 吨熟料余热发电量从30.77～43.07kWh/t，平均为 35.82kWh/t。
2)A 公司实际发电量和吨熟料发电量，在 7 家公司中最高。 主要原因是该公司地处平原，在生料中掺有 3.0%的煤矸石，窑尾带有四级预热器，C1 出口废气温度最高，煤耗最高。 说明预热器级数对余热发电的影响较大。
3)B 公司与 A 公司相似，区别是在生料中没有掺加煤矸石，C1 出口废气温度排在第 2 位，比 A 公司低36℃，熟料标准煤耗比 A 公司低 1kg/t，吨熟料发电量36.85kWh/t，排在第 3 位。 说明生料中掺有煤矸石和采用四级预热器，可以使 C1 出口气体温度提高，提高余热发电量。
4)C 公司配五级预热器， 生料中掺有煤矸石，C1出口温度较高，仅次于 A 公司和 B 公司，熟料标准煤耗较低，出篦冷机熟料温度和废气温度较高，在五级预热器系统中仅低于 E 公司，吨熟料发电量最低。 说明熟料和窑头废气带走的热越多，用于发电的余热就越少，同时熟料标准煤耗越低，余热发电量也就越低。
5)D 公司与 C 公司相似， 虽然熟料标准煤耗最低，C1 出口温度较 C 公司还低 30℃，但实际发电量和吨熟料发电量仅次于 A 公司，排在第 2 位。 主要原因是该公司在篦冷机引入高温风，风量虽不大但风温较高，使进入 AQC 炉的废气温度提高，说明窑尾余热对余热发电量的影响较小，而窑头余热对发电量的影响很大。
6)E 公司与 F 公司和 G 公司相比， 煤耗相当，C1出口温度适中，但出篦冷机熟料温度最高，即熟料带走热量多，用于发电的余热少，所以，实际发电量和吨熟料发电量均较低，也再次说明了窑头余热对发电量的影响。
7)F 公司地处海拔较高，在五级预热器系统中标准煤耗最高，吨熟料发电量较高，基本达到这 7 条生产线的平均值。 说明海拔高导致熟料热耗增加。
8)G 公司与 E 公司基本相似，但出篦冷机的熟料温度和废气温度均较 E 公司低约 100℃，在五级预热器系统中产量最高，标准煤耗稍偏高，实际发电量仅次于 D 公司，吨熟料发电量稍低，进一步说明除窑头余热对发电有影响外，熟料标准煤耗对余热发电量也有一定影响。
3 余热锅炉热回收情况对发电量的影响分析
从表 2 看出：
1)AQC 炉进风温度对热回收量的影响。D 公司因有高温风的作用使得 AQC 炉进风温度最高，B 公司进风温度最低，AQC 炉回收的热量 D 公司最多，B 公司最少。说明进入 AQC 炉的气体温度对锅炉的热回收影响很大。
2)AQC 炉进风量对热回收量的影响。 进 AQC 炉风量最大的是 G 公司，最小的是 F 公司。 G 公司在 7家公司中产量最高，F 公司在带五级预热器的系统中产量最低。 同时，G 公司的 AQC 炉热回收量较高，仅次于 D 公司。而 F 公司的 AQC 炉热回收量较低，仅高于 B 公司。说明用于发电的废气量与系统产量成正比，产量越高，窑头用于发电的风量也越多，AQC 炉热回收量也越多。因此，窑头风量也是影响余热回收量的因素之一。
3)AQC 炉出风温度对热回收效率的影响。AQC炉出风温度 C 公司和 G 公司最高，其相应的热回收效率也最低。说明锅炉出风温度越高，废气带走的热量越多，锅炉回收的热量就越少。所以应在保证不低于露点温度的前提下，尽量降低 AQC 炉出口气体温度，提高锅炉热回收效率。
4)SP 炉进出风温度对热回收量的影响。带有四级预热器的 A 公司和 B 公司， SP 炉的进风温度较高，锅炉热回收量和热回收效率均较高。而进风温度最低的 F 公司，锅炉热回收效率也较低。另将带有五级预热器的 C 公司和 E公司相比较发现，两公司 SP 炉进风温度相差 45℃，出风温度相差56℃，热回收量却相差不多，说明在满足生产要求前提下，尽可能降低锅炉出口温度，有利于提高热回收效率，增加发电量。
5)SP 炉风量对热回收的影响。一般对于 5 000t/d生产线，C1 出口废气量基本变化不大，各系统漏风量有所不同;出 SP 炉的风量会因锅炉和管路漏风有很大不同，直接影响余热回收量。以 D 公司为例，考虑生料磨及煤磨的烘干能力，SP 炉进出口风温均属正常水平，但出风量与进风量相差 108 296m³/h，占进风量的三分之一，说明 SP 炉以及连接管道漏风严重，SP炉热回收量和热回收效率也最低。说明锅炉系统漏风对热回收的影响很大。
4 余热发电系统热电转换效率分析
从表 2 还可以看出，所列举的 7 家水泥公司中，余热发电系统的热电转换效率平均为 23.34%，其中最低的是 E 公司和 B公司，分别为 20.82% 和21.27% ，F 公司 和 D 公司较高，分别为 27.81%和26.74%。究其原因，AQC 炉进风温度 E 公司和 B 公司均较低，而 F 公司和 D 公司较高，说明窑头入 AQC 炉的风温对发电量的影响很大。
5 提高余热发电量途径的建议
1)四级预热器系统的余热发电量虽然比五级预热器系统高，但其煤耗也较高，综合考虑余热发电的能效水平以及综合能耗，本文不主张为了提高发电量而采用四级预热器的做法。
2)生料中掺入的煤矸石，既是燃料又是原料，随着生料在预热器内的温度升高，煤矸石有可能在石灰石没有达到分解温度时已经燃烧，在一定程度上提高C1 出口的废气温度，有利于余热发电。但是，由于掺在生料中的煤矸石所带的热量提升了生料预热的速度，反而降低了生料与窑尾废气的换热，使生产系统余热得不到很好利用，不利于降低系统热耗。所以在生料中适当掺加煤矸石，有利于增加余热发电量，但不宜过量。
3)合理选取篦冷机取风口位置，提高进入 AQC炉的废气温度。
4)优化篦冷机配风，尽量降低出篦冷机熟料温度和从篦冷机入电除尘器的排放废气温度，减少其带走热量，有利于提高余热发电量。
5)适当降低 AQC 炉出口温度到 90℃左右，可提高锅炉热回收效率。
6)在满足生料磨和煤磨烘干要求的前提下，尽可能降低窑尾 SP 炉的出口温度。
7)加强对 AQC 炉、SP 炉以及与其连接管道的封堵，减少系统漏风，可有效提高余热回收量，从而提高余热发电量。
6 结束语
水泥厂余热发电的真正内涵，是将水泥生产过程中产生的并且其本身已不能再利用的余热回收并转化为电能。一般来说，用于发电的废气温度越高、废气量越大，余热发电量也越多。但是，如果一味地提高废气温度和废气量，势必造成生产线热耗增加及风机电耗增大。所以，水泥厂余热发电不能只为多发电而发电，而是应以保证水泥熟料生产系统的正常运行为前提，综合考虑生产线的电耗和煤耗等，使水泥企业综合能耗最低、效益最大。
原标题：技术丨提高水泥厂余热发电量的途径探讨
