纯低温余热系统中窑尾余热锅炉的开发
· 【中国水泥网】 【2006-5-19】 【收藏本页】 【打印本页】 【大 中 小】 【关闭窗口】
· 摘要：本文阐述了纯低温余热发电系统中窑尾余热锅炉研制过程中需要解决的问
题
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，并以5000t/d窑配套窑尾余热锅炉为例，
分析
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了窑尾立式和卧式布置余热锅炉的特点。
关键词: 积灰 清灰 漏风 卧式余热炉 立式余热炉
近几年随着纯低温余热发电技术发展和在国内的推广应用，作为主要设备的纯低温余热锅炉受到哈锅、杭锅等国内主要锅炉厂家的高度重视。目前各厂家开发
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
的余热锅炉主要用于日产1200t/d、2500t/d、5000t/d水泥窑余热发电系统，从国内已投运的几套2500t/d、5000t/d窑配套余热锅炉的运行的实践看到尚存在一些问题需要不断改进和完善。
随着预分解窑技术在中国的推广和应用，哈锅于二十世纪八十年代末期开始研究和开发水泥窑中低温余热利用技术，“八.五”期间，哈锅针对国内水泥厂窑外预分解窑余热利用和缺电的实际情况，为1000t/d至4000t/d窑配套开发了废气温度在400℃以下的余热锅炉，结合补燃锅炉技术，取得了良好效果,被评为国家“八.五”攻关科技成果重大成果一等奖，此项成果应用于国内十几个工程，取得了良好社会和经济效益，在实践中对低温余热利用技术积累了较丰富工程经验。
在纯低温余热发电系统中热源分为两部分，一部分为窑尾预热器预热生料后产生的废气，另一部分为窑头篦冷机冷却熟料后的热空气，这两部分热源中窑尾的废气在水泥窑产量变化不大的情况下比较稳定，且热量在系统中所占比例较大。窑头热源的随着冷却熟料量的多少和工艺过程波动比较大，热源不稳定，这样在系统中如何利用好窑尾余热烟气的热量对余热回收和发电系统稳定占有重要的地位。
窑尾余热烟气中含有大量的粉尘，且粉尘细，容易在锅炉受热面上积灰，影响锅炉受热面的传热效果，致使锅炉出力降低，发电量降低，因此解决好锅炉受热面积灰问题是窑尾余热锅炉最基本也是必须解决的问题，此外漏风会影响系统引风机和锅炉的热利用率，因此如何解决锅炉的漏风和积灰问题是窑尾余热利用的关键的问题。
以下对5000t/d窑配套窑尾余热锅炉开发过程中所遇到的几个问题进行探讨。
山东省新汶矿业集团公司泰山水泥有限公司5000t/d窑外分解窑蒸汽/热水闪蒸复合发电工程技术参数如下：
名称
单位
数值
型式
卧式布置
窑尾废气流量
Nm3/h
312654
废气温度
℃
415
过热蒸汽出口最大连续蒸发量
t/h
37.5
过热蒸汽出口压力
MPa(a)
2.55
过热蒸汽出口温度
℃
395
省煤器出口流量
t/h
80
省煤器出口抽出热水流量去闪蒸器
t/h
42
给水温度
℃
205
锅炉排烟温度
℃
225
1. 余热锅炉的布置方式
一般根据余热锅炉烟气的流向，水泥窑窑尾余热锅炉大体上分为卧式、立式两种布置方式。卧式布置锅炉是指烟气水平通过锅炉，锅炉烟道为水平隧道布置，对流管束垂直布置。立式布置的锅炉烟气从上向下垂直方向通过垂直布置的锅炉烟道。国外窑尾余热锅炉技术以日本某些公司为代表此项技术相对比较成熟，在锅炉的炉型的布置上趋势明显，窑尾余热锅炉以卧式布置为主。我国窑尾余热锅炉有立式和卧式两种，锅炉立式布置可以减少占地面积便于和水泥窑工艺
流程
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相结合，从窑尾余热锅炉的积灰难易和清灰效果上看：卧式布置优越于立式布置，在占地面积允许的情况下应该优先考虑卧式布置，哈锅在已开发立式窑尾余热锅炉基础上在泰山水泥项目中又开发了卧式布置窑尾余热锅炉。
2.余热锅炉的参数的确定
15℃。 (2.45MPa的过热蒸汽。以上数据表明，余热锅炉的传热温差比较小，其最小传热温差的选取不仅决定了余热锅炉成本，而且决定了主蒸汽压力和温度等参数，是经济有效回收余热的关键参数，一般经济窄点温度取10(400℃，压力为1.0MPa(360℃，通过余热锅炉回收产生一定流量过热蒸汽温度为320(430℃、窑头熟料冷却机排掉的废气温度为200(现今窑尾预热器排出的废气温度一般为350
3. 窑尾余热锅炉的积灰和清灰问题
120g/( 窑尾余热锅炉的烟气含尘量大（进入窑尾锅炉废气含尘浓度一般为70 Nm3），粉尘细，容易在锅炉受热面上积灰，影响锅炉受热面的传热效果，致使锅炉出力降低。锅炉管束积灰是不可避免的，立式布置锅炉的管束积灰尤其严重，因此清灰方式的选择是非常重要的。目前窑尾余热锅炉的清灰方式主要有：声波吹灰、可燃气体爆燃吹灰和振打吹灰。由于水泥窑窑尾烟气中的粉尘具有细而粘的特性，声波吹灰、可燃气体爆燃吹灰效果略差，振打吹灰是采用机械振打的方式连续击打锅炉受热面，目前国内外绝大部分窑尾余热锅炉都采用此种清灰方式，清灰效果比较好。其连续的清灰方式避免了瞬间清灰量过大，对窑尾高温引风机的影响。卧式的布置方式锅炉受热面管束采用立式蛇形管结构，处于自由悬垂状态有利于振打装置的配合，受热面在长度方向上柔性比较好，在振打过程中能够消除振打过程中冲击受热面应力变形，锅炉受热面管子的使用寿命不降低。立式布置的锅炉积灰严重，清灰难度大，清灰时由于上级管束清落的灰对下级管束的二次粘污作用易对烟气系统造成波动，且必要时需定期停炉清灰。
4. 窑尾余热锅炉的漏风问题
7000Pa之间，如此高的负压，如果锅炉密封不好会使大量冷空气进入炉内，不但影响锅炉的蒸发量和主汽温度，而且重要的是将影响水泥窑的运行，降低窑的熟料产量，增加窑尾高温风机的电耗，严重时水泥窑将不得不停窑或窑尾余热锅炉停运，有效解决锅炉的密封问题相当重要。该锅炉主要漏风点包括对锅炉的各种门孔、穿墙管束及锅炉清灰振打装置的处理。一般采取二次焊接密封结构及锅炉本体全钢护板结构，此问题在卧式和立式布置的锅炉同样存在，处理方式上各厂家各有千秋，如果结构处理合理应达到良好的效果。(窑尾余热锅炉烟气运行压力一般在5000
5. 锅炉水循环方式
锅炉本体水循环方式有自然循环、强制循环两种循环方式。采用那种循环方式对锅炉结构型式、运行成本、运行可靠性等方面有较大影响。国外水泥窑窑尾余热锅炉主要采用强制循环，水循环系统中采用热水循环泵，在锅筒和蒸发受热面之间有一套热水循环泵作为循环的动力，采用强制循环的方式能够在一定范围内提高过热蒸汽的品质（主要指提高过热蒸汽的压力），水循环安全可靠。自然循环的循环动力来自汽水之间的密度差，锅炉大型化高参数时因锅炉高度的限制，实现比较难，但对于低压力参数（主蒸汽压力2.45MPa以下）的热力系统，自然循环运行成本低，水循环能实现安全可靠运行。
6. 结束语
如何有效的解决上述几个问题，使水泥窑余热锅炉更好地服务于水泥窑余热发电系统，会取得良好的经济效益和社会效益，必将具有极好的应用前景，窑尾立式或卧式布置锅炉技术的成功运用为我国余热锅炉技术进一步发展开辟新的道路，在不断总结工程经验的基础上，持续完善和改进面临的问题，我国的水泥窑余热锅炉技术必将在短期内和可以国外同等产品相媲美。
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