低温余热发电系统概况及问题

　　水泥制造是一个高耗能产业，其生产过程中会产生大量CO2。水泥生产过程中的燃煤成本占其生产成本比例很高，近年来，随着能源危机的不断加剧和环保力度的不断加大，水泥制造业的节能减排工作显得尤为重要。传统的水泥厂普遍存在能耗大、效率低、经济效益低等情況。水泥厂生产过程中会产生大量的余热，这些余热直接排放不仅浪费能量还会污染环境。水泥厂的余热回收主要利用“余热锅炉+汽轮机”系统用于发电，分为补燃型和低温余热发电两种。补燃型余热发电存在煤耗高、污染重等缺点，已被停止项目审批。
　　大量学者针对水泥厂低温余热发电技术的应用进行了研究和探讨。绝大多数水泥厂低温余热发电系统存在发电量不足的问题。对比蒸汽循环和有机朗肯循环在水泥厂低温余热发电系统中的效率，结果表明烟温高于310℃时蒸汽循环具有比有机朗肯循环更高的效率。但是，低温余热发电系统的排烟温度仍比较高，特别是窑尾余热锅炉的排烟温度，深度回收这部分能量对于水泥厂的节能减排意义重大。

　　水泥厂低温余热发电系统的余热回收主要分为两部分：①窑头冷却机出口的烟气余热；②窑尾预热器出口的烟气余热。一般地，窑头高温烟气通过设置篦冷机（Air quenching cooler，AQC）余热锅炉进行余热回收；窑尾高温烟气通过设置悬浮预热器（Suspension preheater，SP）余热锅炉进行余热回收。AQC和SP余热锅炉产生的过热蒸汽经汇合，作为主蒸汽进入蒸汽轮机进行做功，做功后的乏汽经冷凝器冷凝成水，凝结水经凝水泵进入除氧器，除氧后经锅炉给水泵进入AQC和SP余热锅炉，形成完整的热力循环系统。

　　AQC和SP余热锅炉共用一台汽轮机。SP余热锅炉的排烟余热是生料磨的烘干热源，生料磨入口要求烟温不低于180℃，生料磨关时这部分烟气经增湿除尘后排放。一个时间周期内SP余热锅炉的高温排气用于生料磨烘干的时间占总运行时间的比例为85%（生料磨开状态），剩余15%的时间热量直接浪费。

　　低温余热发电系统运行过程中，AQC和SP余热锅炉还存在排烟温度较高的问题。SP余热锅炉的排烟温度为219℃，远大于生料磨所需温度（180℃）存在余热回收利用空间。AQC余热锅炉排烟温度为115℃，考虑到AQC余热锅炉的烟气为纯空气，其排烟仍存在余热回收利用空间。