摘  要  新型干法水泥窯的廢氣溫度在400℃以下，為回收低溫廢氣的余熱，開發(fā)了純低溫水泥窯余熱鍋爐。文章概述了鍋爐的設計和運行情況，并展望了應用前景。　　
　　本文討論的余熱鍋爐為發(fā)電用鍋爐，用于回收新型干法水泥窯窯頭篦式冷卻機（簡稱AQC）和窯尾預熱器（簡稱SP）排放的低溫廢氣余熱。首套機組安裝于上海萬安企業(yè)集團，并于2003年5月成功并網(wǎng)發(fā)電。經(jīng)考核滿負荷平均發(fā)電功率為2058.9kW，其對應的熟料產(chǎn)量約為1350噸/日。該發(fā)電系統(tǒng)由天津院總設計，其中余熱鍋爐主要結(jié)構形式由業(yè)主和制造廠經(jīng)調(diào)研和廠內(nèi)試驗后共同確定。產(chǎn)品調(diào)研過程中得到了多家水泥廠的指導，在此一并表示衷心感謝！
一、綜述
　　隨著水泥熟料煅燒技術的發(fā)展，水泥工業(yè)節(jié)能技術有了長足的進步，高溫余熱已在水泥生產(chǎn)過程中被利用。而新型干法水泥生產(chǎn)線已使單位水泥熟料的熱耗大幅下降，其窯頭篦式冷卻機（簡稱AQC）和窯尾預熱器（簡稱SP）排放的廢氣溫度均低于400℃，如何回收其中的低溫余熱從而進一步降低水泥生產(chǎn)能耗是我國新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)面臨的重大技術課題。
　　在日本水泥窯低溫余熱回收已應用得相當廣泛，這種技術是利用分別設置于窯頭篦式冷卻機的AQC余熱鍋爐和窯尾預熱器的SP余熱鍋爐來產(chǎn)生低壓過熱蒸汽供汽輪機組發(fā)電。一九九八年，由日本政府提供的一套先進而成熟可靠的低溫余熱發(fā)電成套設備在寧國水泥廠投產(chǎn)發(fā)電。該套設備適配4000t/d水泥生產(chǎn)線，裝機容量為6480kw，設計年發(fā)電量為4087×104kwh，噸熟料發(fā)電能力為33.07kwh。已經(jīng)五年來運行實績證明，該系統(tǒng)安全可靠，能為水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
　　雖然水泥業(yè)界都認識到純低溫余熱發(fā)電項目在技術上是可行的，效益是顯著的，但該項目在我國水泥行業(yè)的普及推廣止步于進口設備的昂貴成本和國產(chǎn)設備的技術障礙。對于國內(nèi)的設備制造廠而言，無須懷疑純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的可行性，我們所要進行的是突破技術障礙，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
　　上述技術障礙，對于余熱鍋爐而言，最大的難點是如何應對煙氣的低品位和高灰份。因為低品位意味著巨大的換熱面積，只有降低受熱面成本才能提供高性價比的產(chǎn)品；而高灰份帶來的是粉塵附著造成傳熱性能降低，甚至惡性堵灰事故造成可靠性降低。其實，很早以前在其它工業(yè)領域內(nèi)，我們從西方先進國家引進的技術就已很好地解決了煙氣的低品位和高灰份難題。對于前者，我們的解決之道是采用低成本的擴展受熱面，如在燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)（HRSG）項目中，我們采用鰭片管來提高換熱效率；而對于后者，我們的解決方法是采用機械振打清灰技術，如硫酸余熱鍋爐，有色冶金閃爍爐。我們愿意嘗試設計純低溫水泥窯余熱鍋爐是因為我們對上述兩種技術有較為深刻的理解，業(yè)主上海萬安企業(yè)集團對我們的信心也基于上述先進技術。
　　我們與上海萬安企業(yè)集團的合作確定于2002年3月，接著利用一個月的時間組織工程師進行產(chǎn)品實地調(diào)研，根據(jù)反饋的信息對方案進行修改和完善，編寫必要的計算機軟件，確定工廠試驗項目。完成了這些技術準備工作后，我們用了三個月進行施工設計。產(chǎn)品試制進程過半時，我們與用戶一起在工廠內(nèi)進行了無風狀態(tài)下機械振打清灰效果試驗，獲得了滿意的效果，說明機械振打是解決堵灰的有效技術。接下來，鍋爐的制造和安裝是相當順利的，2003年5月初進行了SP鍋爐的調(diào)試，5月中旬整個系統(tǒng)聯(lián)動試車成功，順利并網(wǎng)發(fā)電。
二、系統(tǒng)簡介：
　　上海萬安企業(yè)集團現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線的容量為1050t/d，實際運行為1350t/d，經(jīng)天津院估算窯頭廢氣及窯尾廢氣可利用的余熱量具有大約1800kW的發(fā)電能力。其發(fā)電工藝流程如下簡圖所示：

     　　
三、鍋爐規(guī)范及結(jié)構簡述
　　根據(jù)天津院的系統(tǒng)布置要求而設計的鍋爐規(guī)范如下表：