水泥窯余熱回收汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　核心提示：本文介紹了一種水泥窯余熱回收汽輪機(jī)拖動(dòng)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(jī)做功直接驅(qū)動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)風(fēng)機(jī)、水泥磨以及循環(huán)風(fēng)機(jī)等，并以典型的5000t/d水泥生產(chǎn)線采用余熱回收拖動(dòng)機(jī)組項(xiàng)目為例，介紹了主要設(shè)備配置、工作流程等，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

　　1前言

　　隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shì)，是一個(gè)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(gòu)成水泥企業(yè)的能量流動(dòng)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(jī)所排熱空氣；②窯尾預(yù)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(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。目前對(duì)于以上這兩部分余熱，主要通過設(shè)置窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐來(lái)回收并產(chǎn)生過熱蒸汽，然后通過汽輪機(jī)做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

　　但是在水泥企業(yè)的生產(chǎn)工序中，有許多風(fēng)機(jī)和磨機(jī)等高耗能設(shè)備，這些設(shè)備動(dòng)輒幾MW，若直接以電機(jī)驅(qū)動(dòng)將會(huì)消耗大量的電能，給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成沉重的負(fù)擔(dān)。如果能夠利用水泥余熱所產(chǎn)的蒸汽，選擇其中一臺(tái)或多臺(tái)高耗能轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備直接利用工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)，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(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的負(fù)荷，具有較好的熱經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益。

　　從能源有效利用的角度看，汽輪機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備經(jīng)過以下能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：蒸汽—汽輪機(jī)—轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備；電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備經(jīng)過以下能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：蒸汽一汽輪機(jī)—發(fā)電機(jī)—電力傳輸網(wǎng)絡(luò)—電動(dòng)機(jī)—轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。兩相比較，汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)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(jī)拖動(dòng)常見布置方式

　　水泥窯余熱拖動(dòng)機(jī)組主要由工業(yè)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)、齒輪減速箱、變速離合器、電機(jī)以及轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備等組成，按照布置方式的不同，可將轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)為雙出軸形式，汽輪機(jī)與電機(jī)布置在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的兩側(cè)(見圖1)，或者將汽輪機(jī)與電機(jī)布置在同側(cè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備(見圖2)。

　　（1）兩側(cè)布置

　　圖1水泥窯余熱拖動(dòng)機(jī)組兩側(cè)布置圖

　?。?）同側(cè)布置

　　圖2水泥窯余熱拖動(dòng)機(jī)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(jī)不做功的情況下，將其解列出系統(tǒng)，降低電機(jī)拖動(dòng)負(fù)荷。上述布置方案，對(duì)拖動(dòng)用蒸汽參數(shù)波動(dòng)適應(yīng)性較大，并且若汽輪機(jī)并列運(yùn)行，則能夠有效降低電機(jī)電流，但投資成本較高，需進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。