水泥窯余熱回收汽輪機拖動技術經(jīng)濟分析

　　核心提示：本文介紹了一種水泥窯余熱回收汽輪機拖動系統(tǒng)，即利用水泥窯生產(chǎn)余熱所產(chǎn)的蒸汽通過汽輪機做功直接驅(qū)動高溫風機、窯尾排風風機、水泥磨以及循環(huán)風機等，并以典型的5000t/d水泥生產(chǎn)線采用余熱回收拖動機組項目為例，介紹了主要設備配置、工作流程等，并對其進行技術經(jīng)濟分析。

　　1前言

　　隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源問題日益突出。在巨大的用能壓力下，如何提高生產(chǎn)過程中所排余熱回收及利用效率，緩解生產(chǎn)用電緊張的形勢，是一個值得深入探討的問題。

　　在水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中，各種能源的轉(zhuǎn)換和使用直至廢氣排放過程構成水泥企業(yè)的能量流動過程。在水泥窯生產(chǎn)過程中所排余熱主要有兩部分：①窯頭篦冷機所排熱空氣；②窯尾預熱器C1筒所排廢氣，充分回收利用這兩部分熱量可顯著降低水泥生產(chǎn)能耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟。目前對于以上這兩部分余熱，主要通過設置窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐來回收并產(chǎn)生過熱蒸汽，然后通過汽輪機做功帶動發(fā)電機發(fā)電。

　　但是在水泥企業(yè)的生產(chǎn)工序中，有許多風機和磨機等高耗能設備，這些設備動輒幾MW，若直接以電機驅(qū)動將會消耗大量的電能，給當?shù)仉娋W(wǎng)造成沉重的負擔。如果能夠利用水泥余熱所產(chǎn)的蒸汽，選擇其中一臺或多臺高耗能轉(zhuǎn)動設備直接利用工業(yè)汽輪機拖動，這樣減小能量利用過程中的中間轉(zhuǎn)換損失，既能提高能源的利用率，也有利于降低對當?shù)仉娋W(wǎng)的負荷，具有較好的熱經(jīng)濟性和社會效益。

　　從能源有效利用的角度看，汽輪機拖動轉(zhuǎn)動設備經(jīng)過以下能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：蒸汽—汽輪機—轉(zhuǎn)動設備；電動機拖動轉(zhuǎn)動設備經(jīng)過以下能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：蒸汽一汽輪機—發(fā)電機—電力傳輸網(wǎng)絡—電動機—轉(zhuǎn)動設備。兩相比較，汽輪機直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動設備減少了能量轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)，其能源的有效利用率更高。

　　2汽輪機拖動常見布置方式

　　水泥窯余熱拖動機組主要由工業(yè)驅(qū)動汽輪機、齒輪減速箱、變速離合器、電機以及轉(zhuǎn)動設備等組成，按照布置方式的不同，可將轉(zhuǎn)動設備設計為雙出軸形式，汽輪機與電機布置在轉(zhuǎn)動設備的兩側(cè)(見圖1)，或者將汽輪機與電機布置在同側(cè)驅(qū)動轉(zhuǎn)動設備(見圖2)。

　　（1）兩側(cè)布置

　　圖1水泥窯余熱拖動機組兩側(cè)布置圖

　?。?）同側(cè)布置

　　圖2水泥窯余熱拖動機組同側(cè)布置圖

　　其中，低速聯(lián)軸器為膜片聯(lián)軸器，3S離合器可以保證在汽輪機不做功的情況下，將其解列出系統(tǒng)，降低電機拖動負荷。上述布置方案，對拖動用蒸汽參數(shù)波動適應性較大，并且若汽輪機并列運行，則能夠有效降低電機電流，但投資成本較高，需進行細致的技術經(jīng)濟性分析。