摘要:
前言
在不影響水泥窯正常生產工藝、不增加電耗和熱耗的前提下，如何提高水泥窯噸熟料發電量，一直是廣大水泥生產企業所關心的問題，同時也是致力于純低溫余熱發電事業的廣大工程技術人員研究的課題。影響水泥窯噸熟料發電量的因素和環節較多，通過水泥窯純低溫余熱鍋爐的優化設計，提高余熱鍋爐的產汽量是提高噸熟料發電量必要的前提條件。
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本文著重探討如何進行水泥窯純低溫余熱鍋爐的優化設計，以提高余熱鍋爐的使用性能、提高余熱鍋爐的產汽量。
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1 準確的傳熱計算、合理的各部件受熱面配置
余熱鍋爐的熱力計算，尤其是低溫翅片管傳熱計算，目前沒有相應的熱力計算國家標準。鹽城市鍋爐制造有限公司結合二十多年的余熱鍋爐設計經驗，通過引進和自主研發相結合，形成了自成一體、科學合理的余熱鍋爐熱力計算方法。能夠準確配置過熱器、蒸發器、省煤器和熱水段各部件的受熱面，這一點對于雙壓系統的余熱鍋爐尤為重要，因為雙壓系統余熱鍋爐分窯頭、窯尾，高參數、低參數，過熱器、蒸發器、省煤器和熱水段十幾個部件，各部件的受熱面配置必須準確合理，否則就會影響鍋爐的產汽量和蒸汽參數。
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在準確計算各部件受熱面的基礎上，不同部件的受熱面還須設計一定的裕度，考慮水泥窯實際運行工況，窯頭煙氣量和煙氣溫度波動大的特點，ASH過熱器、AQC鍋爐過熱器受熱面預留的6％～7％裕度，這樣AQC鍋爐的產汽量受煙氣波動的影響較小。SP鍋爐受熱面設計預留3％～4％裕度，這樣即使SP鍋爐運行時受熱面有輕度積灰，也不會影響鍋爐的產汽量。
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2 注意ASH過熱器的防堵、AQC鍋爐的防磨
ASH過熱器的堵灰是近年發現的新問題，其原因是進入ASH過熱器的煙氣溫度波動幅度較大，達到650℃以上時，煙塵軟化熔融堵塞在ASH過熱器的螺旋翅片管受熱面上，設計時在煙氣進口段采用不易積灰的膜片管，可有效的解決此問題。
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AQC鍋爐煙氣中含有較多的堅硬的熟料顆粒，如處理不當，受熱面就會產生嚴重的磨損，影響磨損的因素很多，如煙氣流速、含塵量、管外徑等，可以用以下關系式來表示：
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ΔＧ＝ＫＷ3.52Ｃ0.642d0.92t
ΔＧ—磨損量，g；Ｋ—實驗系數；Ｗ—煙氣速度，m/s；Ｃ—含塵量，g/m3；d—管外徑，mm；t—時間，s。
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由上式可以看出，煙氣速度對磨損的影響最大，因此設計時選取適當的、較低的煙氣速度。同時設計時要組織好煙氣的動力場，設置導流和均流裝置，避免偏流和渦流，防止局部磨損，并在蛇形管彎頭處采用特制的蓋板遮蓋。
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另外，煙塵顆粒越大，磨損速度也越快，因此在ASH過熱器和AQC鍋爐之前設置沉降室，可以把大顆粒的熟料沉降下來，減輕磨損。
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3 SP鍋爐采取有效的清灰措施，可提高鍋爐的產汽量
由于進入窯尾SP鍋爐的煙氣含塵濃度在60~120g/Nm3左右，含塵量大，粒徑小，平均粉塵粒徑1～30μm，特別容易引起受熱面積灰，甚至堵塞。
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在設計SP鍋爐時，首先適當的增大受熱面補償積灰造成的影響，其次是選用清灰周期短、效果好的錘式機械振打清灰，這兩者有機結合，前者可以降低清灰振打頻率，減輕蛇形管焊口的疲勞，后者可以提高鍋爐產汽量。
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4 采取有效的鍋爐密封措施，避免漏入冷風影響鍋爐的產汽量
AQC鍋爐和SP鍋爐都有一定的負壓，尤其窯尾SP余熱鍋爐煙氣側負壓很大，一般都在負5000Pa以上，如果密封措施做不好，大量冷空氣漏入爐內，會影響到水泥窯的正常運行，降低鍋爐的產汽量。
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設計時，鍋爐受熱面采用整體內掛式結構，鍋爐整體采用鋼板全焊接密封，并采用特殊的管子穿墻密封裝置及專用爐門裝置，振打裝置穿墻采用油浸盤根和特殊的橡膠圈密封措施。
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５借鑒國外標準，合理設計每個細微結構
鹽城市鍋爐制造有限公司今年采用美國ASME標準和印度IBR標準為印度設計制作了BVC5100t/d、SCW4500 t/d、CCW+BCW4400 t/d、CCW+BCW2×1000 t/d五條水泥窯生產線的全套純低溫余熱鍋爐，使鹽城市鍋爐制造有限公司的設計制作水平上了一個新的臺階。在國內產品的設計中，執行中國標準的同時，也借鑒國際標準中優于國內標準的合理之處，優化鍋爐的每個細微結構，比如焊接節點形式。這樣設計出來的鍋爐性能更優、壽命更長、產汽量更高。
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6 應用情況
鹽城市鍋爐制造有限公司根據每一個客戶實際要求，結合多年來設計與制造余熱鍋爐所積累的豐富經驗及水泥工藝自身的特點，不斷優化水泥窯純低溫余熱鍋爐的設計，已設計制作了華新金貓蘇州水泥有限公司、棗莊榴園水泥有限公司、浙江紹興兆山建材有限公司、兆山新星集團有限公司、印度博拉水泥公司等五十幾條水泥窯生產線的純低溫余熱鍋爐，分別配套1000t/d～5100t/d水泥窯生產線，鍋爐的運行良好，產汽量高，為提高噸熟料發電量創造了必要的前提條件。以兆山新星集團水泥窯純低溫余熱鍋爐發電系統為例，噸熟料發電量正常維持在45kwh左右。