水泥窑余热电站投入运行后电站及水泥窑生产过程中容易产生的问题及解决方法
大连易世达新能源发展股份有限公司董寿连
大连易世达新能源发展股份有限公司是一家以技术为先导，集技术研发、工程设计、设备成套、工程施工、运营管理于一身的工程公司，主要从事工业余热、地热、太阳能、风能、潮汐能、沼气能、垃圾能等新能源开发利用，目前所做的主要工作是新型干法水泥窑纯低温余热发电工程设计、技术服务、设备成套、工程总承包、投资运营管理等。公司自2005年12月成立以来，发展到今天已历经了3年半时间。据不完全统计我公司采用大连易世达第二代余热发电技术已为92条水泥窑配套建设了75座纯低温余热电站，电站总装机容量达到了609.8MW，相当于减建了一座60万kW火力发电厂，截止目前建设的余热电站中已有24座并网发电，约占设计电站总数的1/3，其余电站仍在设计和施工之中。从投入运行的24座余热电站运行情况来看，吨熟料发电量达到了38－46kWh/t-cl，平均为42k Wh/t-cl，电站随窑运转率达到了97％以上，自用电率为6.2％，各项指标均达到了设计要求。但是电站从开始并网到达标二者之间跨跃却经历了一段从不稳定到稳定，从低水平发电到高水平发电，从粗放运行到精细化运行的曲折过程。本人参加了部分电站的调试工作并对并网运行电站进行了回访，在调试和回访的基础上，经总结、归纳提出如下15个电站及水泥窑生产过程中容易产生的问题及解决方法，供与会专家和电站管理者在工作中参考。问题1.关于合理加减负荷
汽机的加减负荷一般是通过增大或减小油动机行程来完成，对水泥窑余热发电一般不存在根据电网负荷自动调整油动机行程的问题，汽机加减负荷一般是根据锅炉产汽情况由操作员来调整。但电站运行初期，操作员经验不足，普遍存在加减负荷操作不合理的问题，即加减负荷操作过快、过大、过勤。负荷调整不合理，对汽机效率和寿命影响很大。当调整过大、过快时，电站处于准闪蒸发电，发电量迅速升高，但持续时间不长，发电量开始降低，随即又进行减负荷操作，如此往复，电站发电波动非常大，因此加减负荷操作是发电稳定的关键。
正确合理的加减负荷操作是根据余热条件控制给水量，根据给水量控制出汽量，根据出汽量确定油动机行程大小。并努力做到蒸汽温度、压力保持不变。为做到这一点，需操作员与水泥中控密切配合，根据窑头窑尾余热条件及其的变化趋势，及时调整水量，调整油动机行程，合理控制出汽量，从而保证了水位稳定，蒸汽参数稳定，发电量的均衡稳定。
问题2.关于汽机真空
水泥企业配套余热发电是近几年的事情，相当一部分单位对汽机真空问题认识不足，往往是真空偏低。
电站设计要求汽机真空为0.007MPa(表压-0.093MPa)，排汽温度为38.7℃，实际汽机真空普遍偏低于此值，如：山东济南某电站2007年并网，2008年汽机真空仍为真空为0.
01MPa(表压-0.090MPa)，排汽温度为45～46℃；又如山东潍坊某电站2007年并网，2008年4月汽机真空仍为真空为0.012MPa(表压-0.088MPa)，排汽温度高达49℃；又如山东淄博某电站2007年并网，2008年4月汽机真空仍为真空为0.009MPa(表压-0.091MPa)，排汽温度43.7℃；再如湖北黄石某厂汽机真空仍为真空为0.01MPa(表压-0.090MPa)，排汽温度为45.8℃；与电站设计指标真空平均偏低0.003MPa，排汽温度平均升高7.1℃。
根据理论计算真空每降低0.001MPa，排汽温度上升2.4℃，排汽焓增高12.495kJ/k g。对2500t/d水泥窑余热电站，若进入汽轮机中压蒸汽为22099kg/h，低压蒸汽为5256kg /h,中压进汽焓3176.5kJ/kg，低压进汽焓2772.9kJ/kg，汽机效率以0.78计，经计算由此引起发电量下降84.8kW，降低1.7%。若按真空每降低0.003MPa计，发电量下降229.0kW，降低4.9%。对5000t/d水泥窑余热电站，若进入汽轮机中压蒸汽为40323kg/h，低压蒸汽为12565kg/h,中压进汽焓3176.5kJ/kg，低压进汽焓2772.9kJ/kg，汽机效率以0.78计，经计算由此引起发电量下降171.3kW，降低1.7%。若按真空每降低0.003MPa计，发电量下降462.7kW，降低4.8%。
汽机真空降低一般与汽轮发电机密闭性、射水抽汽器特性、凝汽器铜管胀口完好性，冷却水温和冷却水量以及凝汽器铜管表面热阻有关，当检查排除汽轮发电机密闭性、射水抽汽器性能因素后，重点通过加强操作维护来提高汽机真空。如某厂为降低自用电率，只开一台循环水泵，循环水量不足导致汽机真空降低，排汽温度升高。还有某厂原水杂质多，过滤不严格导致铜管表面结垢，热阻增大，真空降低，排汽温度升高。还有某厂循环水加药不严格导致铜管表面粘挂微生物导致热阻增大，真空降低，排汽温度升高。
我们回访中发现这一问题很严重，讲明原因，危害及处理办法后。这些电站很重视，均采取了行之有效的解决办法。如山东济南某厂对冷凝器进行酸洗后，每天再用胶球清洗装置做一次清洗，现汽机真空已由过去的0.01MPa(表压-0.090MPa) 达到0.006MPa(表压-0. 094MPa)，提高0.004MPa；排汽温度由45.8℃降为38℃，下降了7.8℃；发电量提高450k W左右，由于效果显著许多厂前去学习参观，目前山东平阴某厂、安丘某厂等均采用了酸洗和胶球清洗装置，均收到了预期效果。
问题3.关于SP炉低压调温蒸汽段
自从水泥窑配套余热锅炉后，余热的合理使用问题应当是一个首要问题，如何做到合理使用水泥窑余热呢？我们的指导思想是：一个根据和一个坚持。一个根据是：根据梯级利用原理，即根据水泥窑余热分布，做到高能高用，低能低用，即将450～550℃高温余热用于生产过热蒸汽，将210～400℃中温余热用于生产饱和蒸汽，将160～220℃低温余热用于生产低压蒸汽和原料烘干，将价值很低的150℃以下的低品位余热用于循环风。一个坚持是：坚持“能”尽其材，“量”尽其用。按照这一原理我们利用窑头冷却机前部500℃高温余热，设计了独立过热器，利用窑头电收尘排出的100℃低温余热，设计了篦冷机循环风系统，利用窑尾烘干温度在170～220℃变化的实际，设计了SP炉低压调温蒸汽段，通过调节SP炉低压调温蒸汽段的低压蒸汽产量使出SP炉废气温度从170～220℃变化，以满足不同烘干要求。
但是一些刚并网发电单位甚至有些运行已很长时间的单位，如：最近并网的湖北某
电站，浙江绍兴某电站，对这一指导思想仍未完全理解。表现比较突出的就是SP低压调温蒸汽段使用问题。这些单位只利用了它的产汽功能，而忽略了它的调节功能。当原料温度降低、水分增大，需要较高的烘干温度时，不是通过调节SP低压调温蒸汽段的低压蒸汽产量的方式来解决，而是通过开启旁通阀门的方式来完成。
采取后一方式调节是严重损失发电量的，而采用前一方式调节其电量损失较少。通过计算，采用前一方式调节其电量损失：对2500t/d水泥窑余热电站为0～320kW，平均为160kW；对5000t/d水泥窑余热电站为0～650kW，平均为325kW；而用后一方式调节其电量损失：对2500t/d水泥窑余热电站为0～880kW，平均为440kW；对5000t/d水泥窑余热电站为0～1990kW，平均为995kW；与前一方式相比，电量损失：对2500t/d水泥窑余热电站平均增加280kW；对5000t/d水泥窑余热电站平均增加670kW；目前以第一代余发电技术设计的水泥窑余热电站，因无调温低压蒸汽段，只能采取后一方式调节烘干废气温度。因此余热的利用不够合理，浪费仍比较严重。
通过我们回访和现场讲解，逐步纠正了一些单位的错误操作，发电量明显得到提高，如湖北某电站，纠正前平均发电量为8500kW，纠正后为平均发电量为9300kW，平均提高8 00kW；再如浙江绍兴某1000t/d水泥窑电站，纠正前平均发电量为2200kW，纠正后为平均发电量为2400kW，平均提高200kW；事实上，SP炉低压调温蒸汽段除具有以上调温功能外，还具有调湿功能。如窑尾采用电收尘器，SP炉投运后收尘效果会受到影响，为了不影响收尘效果，将SP炉生产的低压蒸汽用于废气增湿(相应的减少发电量)，这样可解决余热电站对窑尾收尘效果的负面影响问题。
目前一些单位没有使用好SP炉低压调温蒸汽段另一主要原因是培训工作还没有完全到位，操作员对余热的质和量的概念没有完全理解，对SP炉低压调温段设置的作用和目的还不清，对SP炉低压调温蒸汽段的操作要领还没有掌握。因此要加强对电站操作管理人员技术培训。
问题4.篦冷机操作与管理
篦冷机作为熟料烧成过程中重要机组，担负着熟料冷却和热量回收任务。
1370℃不同粒径的高温熟料从喂料端进入冷却机并平铺在篦床上，在篦板推力的作用下向出料端移动，在移动过程中篦下冷却空气源源不断地通过篦板穿过料层，与热物料进行热交换，热交换结果是熟料被冷却，空气被加热。熟料的冷却可近似地看作为一维不稳态冷却过程，过程中冷却时间基本一定，冷却风量基本一定，因不同时段的传热温差不同，传热速度也不一样，开始阶段非常快，以后迅速减慢，前1/3时间段几乎完成了全部换热量的60～70%。由于出窑熟料的温度、液相量、颗粒级配、比热、产量、布料均匀性时常变化，而传热又对熟料温度、液相量、颗粒级配、比热、料量、布料等非常敏感，因此前期传热特点是快速而多变。
由于影响因素多，操作参数相关性差，因此熟料冷却只能模糊控制。这种控制对熟料烧成影响不大。但对窑头余热锅炉影响却十分大，表现比较明显的是，窑工艺状况虽未发生异常，但进ASH和AQC炉的却做出了较大的反应。为减弱上述影响，可通过以下操作解决。
1.密切关注二次风温、三次风温及其它们的温差。一般出窑熟料物性参数变化对二次风温影响不大，但对三次风温影响较大。此时可通过观察三次风温和三次风温与二次风温差值变化来判定窑况的改变，并及时采取应对措施。一般当三次风温升高或三次风温与二次风温差值变小时，可减慢篦速，或减小鼓风风压，或减慢篦速和减小鼓风风压同时进行。反之，当三次风温降低或三次风温与二次风温差值变大时，可加快篦速，或增加鼓风风压，或加快篦速和增加鼓风风压同时进行。
2.密切关注各风室鼓风机的风门开度、转速及电流。目前操作员只注意鼓风机的风门开度和转速，却忽视了鼓风机的电流。因为当出窑熟料物性参数发生变动后，各风室通风阻力将会发生微弱的变化，进而引起鼓风量变化，因此风机电流或风机功率将有所变化。当电流或功率有减小趋势时，应有意识的开大风门或增大转速，并将电流或功率控制在更高的参数值上。反之，当电流或功率有增高趋势时，应有意识的减小风门或降低转速，并将电流或功率控制在更低的参数值上。
上述操作应与三次风温或三次风温与二次风温差值变化相兼顾，操作中尽量采用调风量的办法，最好不要调篦速，调篦速会导致更多因素变化，使篦冷机更难控制。篦速控制要与下料量和窑速保持一致。
3.加强篦板使用与维护，做到同室同期，严禁同室新老混用，尤其是高温室和中温室。我们知道不同龄期的篦板，孔隙率不同，新篦板孔小，老篦板孔大，同用一个室会导致上风不均匀，熟料冷却不好，废气温度降低，热效率下降。
4.加强配料，加强均化，加强热工检测，定期对计量设备进行标定，稳定窑的热工制度。
5.定期开门检查篦冷机内熟料结粒情况，布料情况，红河情况等。
6.两个余风风门的开启，破碎上部的余风烟囱常开，篦冷机的余风根据排气温度来开户启。问题5.关于过热器积灰（结皮）堵塞
在并网运行的电站中了解到，由于过热器工作温度的关系（设计在500～550℃，有些电站实际高达600～700℃），因此不同程度地存在着过热器堵塞问题（06年及07年先期投产的余热电站中有个别电站余热过热器存在积灰堵灰问题，由于发现堵灰问题后修改了过热器的结构设计，因此近年投产的电站已不存在这个问题）。
过热器堵塞主要发生在进口2～4排换热管的翅片的间隙中，密实、坚固，不易清除。过热器堵塞影响过热器通风，影响蒸汽过热度，影响发电量，情况严重时还危及电站安全运行。
从形成过热器堵塞物质来看：一种是黄料粉，另一种是熟料粉。前者是因窑串料，大量生料粉串入冷却机并在冷却机鼓风作用下分散悬浮进入过热器，导致过热器堵塞。这种情况下形成的堵塞，速度快，分布均匀，阻力大，但质地比较松软，比较容易清除。后一种情况形成的堵塞是逐渐形成的，与温度有直接关系，温度低时形成速度比较慢，温度高时形成速度比较快，堵塞物质是水泥熟料，其与换热管和换热管的翅片结合紧密、坚固，很难清除。
前一种情况形成的堵塞比较容易理解，主要与高温度和大粉尘浓度有关。后一种情况形成的堵塞比较复杂，从形成过程和现象分析，后一种堵塞与熟料成分和操作温度有
关。高温熟料含有液相粘性物质和挥发性物质，这些物质遇温度较低的换热管和换热管的翅片后并在其上冷凝结晶，粘挂，从而形成坚固堵塞物质。
过热器堵塞一旦形成，很难彻底清除，因此过热器堵塞本着预防为主，定期清理为辅，主辅兼备的办法加以控制。措施主要有：
⑴严格控制过热器进口烟气温度
蒸汽过热不仅需要较高的烟气温度，还要有一定烟气数量。由于冷却机内高温风数量有限，当少量提取时，温度高，流量小；当大量提取时，温度低，流量大；因此可通过调整高温风流量的办法来调整过热器温度。具体操作时以高温Ⅰ为主，以高温Ⅱ作为补充，适当增大过热器通风量，以确保进入过热器的烟气温度不至太高，又不影响蒸汽过热。为便于操作，过热器进口烟气温度控制在500℃，最高不应超过550℃。
⑵将进口几排翅片管改成光管
由于光管的附着力差，不易结皮积灰，它的换热可使烟气降温，便利进入翅片管烟气温度降至500℃以下。因此可大大减轻过热器堵塞问题。
⑶在进口适当位置装设吹扫装置
目前普遍采用的过热器堵塞清扫装置主要有：超声波除灰器，乙炔爆燃吹灰器，蒸汽吹灰器等。从使用情况看均有一定的效果，超声波除灰器价格较贵，乙炔爆燃吹灰成本较高，比较好的是蒸汽吹灰。建议在过热器进口装设蒸汽吹灰装置。
⑷定期更换备用管束
由于每次停机时间短，不能对过热器进行彻底清理，因此在大修时，用备用管束替换工作管束，然后对换下的工作管束进行下线清理。清理干净后，留作备用管束备用。
⑸加强与水泥中控配合，发现水泥窑串料及时关闭过热器进口阀门，同时打开放汽阀门。问题6.关于生料磨操作调整
生料制备一般都采用烘干兼粉磨工艺，按主机设备不同分为管磨生料制备系统和立磨生料制备系统。
该系统可使最大入磨水分5%的配合物料，经烘干后达到出磨水分0.5%。所需热源由窑尾C1筒提供，废气温度通过预增湿调整到入磨要求温度。一般管磨烘干用风较少，但要求烘干温度较高，一般为250～280℃，控制出磨废气温度80℃；而立磨烘干用风较多，但要求烘干温度较低，一般为210～250℃，控制出磨废气温度90℃。
考虑原料入磨系统均使用了三道锁风装置，漏风较少；再有实际入磨物料水分不高，一般在2.0～3.5%之间，因此实际入磨温度：管磨为190～230℃；立磨为180～220℃。出磨温度：管磨为80℃；立磨为90℃。所需烘干用出C1出口废气需阶段增湿降温后再入磨。当由SP余热锅炉降温取代阶段增湿降温后，由于前者含水量极少，后者含水量较高。因此同样温度条件下的废气，前者干燥能力较强，后者较差。换句话说，对同样烘干能力废气，前者废气温度较低，后者温度较高。根据我们的经验，出SP余热锅炉温度调整为：
管磨为170～210℃；
立磨为160～200℃。
出磨控制温度调整为：
管磨为70℃；
立磨为80℃。
问题7.关于煤磨热风管道改造与操作调整
煤磨烘干热源一般取自篦冷机中部靠前位置，提取温度一般为300～400℃，而煤磨烘干用废气温度一般为200～250℃，因此热风在入磨前需配入大量冷风。这样将造成大量高品位余热资源浪费，为减少浪费，增加收益，一般采取高低温风搭配的办法加以解决。高温风仍从原取风口提取，低温风从原余风排出管道抽取。两股热风汇合后入磨，两股热风调整由中控员通过遥控设在两股热风管道上的电动蝶阀来完成。
控制参数：
高温风：300～400℃高温阀：55～28%
低温风：120℃低温阀：45～72%
入磨风：200～250℃
出磨风：70℃
问题8.关于耐火浇注料的使用维护
在冷却机经过热器到AQC锅炉及冷却机到AQC锅炉的联接管道及沉降室中使用耐火浇注料。耐火浇注料的使用与维护水泥厂都很有经验，主要把握三点：
1.选料合理：即根据使用部位的技术要求进行选料，对冷却机经过热器到AQC锅炉及冷却机到AQC锅炉的联接管道及沉降室，由于温度不高，废气中化学成分稳定，含尘浓度不高，因此选用GT-13N普通耐碱浇注料即可。
2.施工规范：
⑴把钉按图纸要求加工，焊接要牢固，间隔尺寸符合图纸要求，表面涂沥青，沥青厚度均匀。
⑵硅酸钙板粘贴做到灰浆饱满，灰缝均匀，不超过2mm，硅酸钙表面要刷防水漆。
⑶模板支护要符合要求。
⑷浇注料必须在搅拌机中搅拌，先干混，后加水，水灰比控制在6～8%，同一锅料要求30分钟内用完。
⑸浇注时要用振捣棒振捣密实。
⑹按图纸要求预留膨胀缝，膨胀缝应留设在锚固件间隔的中间位置。
3.严格的烧烤养护制度：
根据设计要求绘制的升温曲线，对浇注料进行烧烤养护。烧烤中防止升温过快发生爆裂，确保水分正常排出。
问题9.关于旁路阀漏风
SP旁路阀门的漏风对发电量影响很大，旁路阀门每漏风1%，发电量下降0.6%，因此必须严格控制，设计要求旁路阀漏风率为2%，最大不应超过3%，当漏风率超过3%时，可能阀板变形或阀轴活动，当经过详细检测、检查之后，应采取措施修复。
问题10.关于余风分离和甩风
水泥窑配套余热电站后，冷却机后部形成的占冷却机30～40%、温度约90～150℃左右
废气必须及时分离，并经冷却机余风管道排掉，否则将严重影响系统发电效率。对2500t/ d水泥窑，若低温废气分离不净，排气温度每上升1℃发电量下降5.8kW。对5000t/d水泥窑，若低温废气分离不净，排气温度每上升1℃发电量下降11kW。对2500t/d水泥窑，当高温废气无法分离随即排出，每多排出200～250℃热风10000Nm3/h，发电量将下降102kW；对5000t/d水泥窑，当高温废气无法分离随即排出，每多排出200～250℃热风10000Nm3/h，发电量将下降131kW。事实上，由于无法分离多排出的热风不只10000Nm3/h。如5月18日对黄石某电站标定：余风温度为180℃，余风风量为130000 Nm3/h，相当于多排200～250℃热风67000Nm3/h，由此导致发电功率下降为897kW。
导致余风温度偏高，风量偏大的主要原因是冷却机内的高温气层运动，个别厂还有20 6阀、207阀失灵等原因，解决措施可通过在冷却机加设挡风板，以及对206阀、207阀进行修复来完成。
问题11.关于篦冷机使用循环风后的操作调整
篦冷机使用循环风后，由于鼓风温度提高了50～70℃，同等条件下，风机特性发生改变，鼓风量将会减少。为获取同样的冷却效果，就必须增大冷却风量（质量流量）；为使循环风顺利通过篦床冷却熟料，就必须增大体积流量。因此要求在操作上适当提高风机转速或风门开度，适当增大篦下鼓风压力控制或鼓风机轴功率控制。
下表1是山东安丘某厂篦冷机使用循环风前后，篦下风机控制参数和调节参数的变化情况。表1：使用循环风前后各风机控制、调节参数变化情况表
表中看出：使用循环风后篦速未改变，但各室鼓风压力提高300～500Pa，提高5～10%，风门开度增大10%，鼓风电流提高约10%。
问题12.关于主蒸汽温度偏低处理
第二代水泥窑余热发电技术使水泥窑余热资源得到了有效的开发利用，设置了独立过热器，主蒸汽温度较第一代技术得到了明显提高和稳定，一般情况下不会出现主蒸汽温度偏低问题。但在窑生产不正常、过热器堵塞、高温烟道阀门故障等特殊情况下仍会出现主
蒸汽温度偏低或波动问题。如山东某电站因过热器经常堵塞，清理前主蒸汽温度不足300℃，清理后温度迅速升高到380℃，之后，又因过热器慢慢堵塞逐渐降低到300℃；又如四川某电站，单炉运行时过热度正常，但当窑头、窑尾二炉同时运行时主蒸汽温度降低且变化不大，检查发现是高温Ⅰ阀门故障所致。
主蒸汽温度偏低会导致汽机效率和寿命下降，严重时将引起汽机设备故障。因此必须格外重视，发现主蒸汽温度降低，应及时采取措施进行处理。
如属过热器堵塞引起主蒸汽温度降低，问题处理详见“问题5.关于过热器积灰（结皮）堵塞”。
如属高温Ⅰ阀门故障引起主蒸汽温度降低，应及时处理，如属阀轴弯曲或卡死故障应采取停机处理措施。
如属水泥窑生产不正常引起主蒸汽温度降低，问题轻者采取开大高温Ⅱ阀门，关小高温Ⅰ阀门来处理，问题比较严重时可采取开大高温Ⅱ阀门，关小高温Ⅰ阀门的同时增大余风阀门开度，适当开大中温阀门开度的作法加以解决。
如主蒸汽温度过低，在采取以上措施仍无法解决时，应立即退炉停机，待问题处理后再起炉。
问题13.关于高温风机调整
许多人都曾思考，系统串入SP锅炉后高温风机能力够不够的问题，现在可以明确回答，系统串入SP锅炉后，高温风机能力不仅够，而且还会有富裕，为什么呢？这可用风机的轴功率计算公式进行说明。因为
N1=H S1Q1/(1000ηS1) (1)
式中：N1—串前风机轴功率，m3/s；
H S1—串前风机进口静压，Pa；
Q1—串前风机进口风量，m3/s；
ηS1—串前风机进口风量，m3/s；
N2=H S2Q2/(1000ηS2) (2)
式中：N2—串后风机轴功率，m3/s；
H S2—串后风机进口静压，Pa；
ηS2—串后风机进口风量，m3/s；
Q2—串后风机进口风量，m3/s；可用下式计算
Q2=(273+t2)/(273+t1)(P0-H S1)/(P0-H S2)Q1 (3)
式中：t2—串后进风机烟气温度，℃；
t1—串前进风机烟气温度，℃；
P0—当地大气压力，Pa；
一般串入SP锅炉后风机进口静压将增加1000Pa左右，即由串前的6000 Pa左右增至7000 Pa左右；又因为串入SP锅炉后烟气温度由300℃左右降至170～210℃，平均降至190℃，考虑3%SP锅炉漏风并设ηS1=ηS2后，进入风机的风量变为：
Q2=(273+t2)/(273+t1)(P0-H S1)/(P0-H S2)Q1
=0.8411Q1
（1）/（2）得：
N2/N1=(H S2/H S1)(Q2/Q1)
=(7000/6000)(0.8411Q1/Q1)
=0.9813
N2/N1＜1,说明风机负荷减小。
根据以上计算分析，串入SP锅炉后，风机调整应以C1筒负压为基准，负压保持与串入前一致即可。如果串前感到窑系统通风不足，风机调整可以以串前负荷为基准，调整后相应窑的产量会有所提高。
问题14.如何防止窑头排风机能力不足
窑头串入余热锅炉后，进入窑头排风机的风量具有与ID风机相同的情况，即温度降低、风量减少，不同的是窑头串入余热锅炉后，系统阻力变化相对较大，详见下表2。
表2：窑头串入余热锅炉前后系统阻力变化情况
由于系统阻力变化相对较大，风机负荷变化也相当大，以5000t/d水泥窑为例，风机负荷计算如下：
⑴窑头串入余热锅炉前风机输入功率的计算
N1=H S1Q1/(1000ηS1)
=1000×675124/3600/1000/0.77
=243.5kW
⑵窑头串入余热锅炉后风机输入功率的计算
N2=H S2Q2/(1000ηS2)
=1950×478116/3600/1000/0.77
=336.3kW
⑶负荷相对变化
M＝(N2－N1)/N1
=(336.3－243.5)/243.5
=38.1%
因负荷变化较大，对于选配较小的风机，串入余热锅炉后有可能导致风机主轴机械强度不足，或风机电机能力不足，因此应对风机主轴和电机进行校核。
⑷风机额定风压的修订
窑头风机理论上按额定风量1.3储备、风压按1450Pa选配。但许多单位窑头风机配置较高，如四川峨胜厂窑头风机4500Pa（袋收尘阻力＜1700Pa）；又如蒙西厂窑头风机2995Pa（电收尘阻力＜250Pa）；再如华新武穴厂窑头风机2000Pa（电收尘阻力＜250Pa）；以窑头风机风压为1450Pa为例，当串入余热锅炉后，风机的额定风压修订如：
P2/P1=(ρ2/ρ1)( n2/n1)2 (6)
式中：P2—串后风机额定全压，Pa；
P1—串前风机额定全压，Pa，P1=1450Pa；
ρ2—串后进气密度，kg/m3，ρ2=0.9281kg/m3；
ρ1—串前进气密度，kg/m3，ρ1=0.6320kg/m3；
n2—串后风机转数，r/m；
n1—串前风机转数，r/m；
当n2=n2时取得最大值；
将表1等数据代入后：
P2 = P1ρ2/ρ1=1450×0.9281/0.6320=2129Pa
扣除150Pa动压后，P2静压=1979Pa＞1950Pa，因此，只要串入余热锅炉后系统阻力满足设计要求，一般窑头风机能力可以满足要求。但当窑头锅炉布置太远，管径选取过小，弯头设计不合理时，按1450Pa选配的窑头风机就会感到抽力不足，此时就要对场地、管道、弯头等进行设计优化，如仍不能满足设计要求，应考虑更换窑头风机风叶、更换风机电机等。而对于窑头风机选配较大的水泥窑，串入余热锅炉后则不会出现窑头排风机能力不足问题。
问题15.关于减少余热浪费
现场回访看到，许多企业的节能意识还不能完全到位，存在大量的余热浪费问题。如某厂原料磨三道锁风器失灵的问题；某厂原料磨热风管道不保温的问题；某厂原料磨冷风阀常开的问题；某厂煤磨喂料系统不锁风的问题；某厂煤磨冷风阀常开的问题；某厂熟料带走热偏高问题；某厂C1本体及原有管道无保温或保温不符合要求问题等。由于上述问题普遍存在，余热浪费的问题也就普遍存在，不同的是有的单位很严重，有的单位不太严重，但不管严重还是不严重，只要有浪费损失，势必要牺牲另一部分余热来加以弥补，最终将导致余热发电量降低。以5000t/d水泥窑为例，经初步计算三道锁风器每增加1%漏风，电量损失38kW；原料磨热风管道每增降温1℃，电量损失为19kW；原料磨冷风阀每增加1%漏风，电量损失38kW；煤磨喂料系统每增加1%漏风，电量损失3.5kW；煤磨冷风阀漏风每增加1%，
电量损失3kW；熟料带走热每提高10%，电量损失124.6kW；C1本体及原有管道保温不规范或不保温每降低1℃，电量损失40kW。
防止余热浪费的措施都很简单，基本是保温问题和防止漏风问题，难点是点多、面广、量大，一时难以全面解决，但是只要我们重视节能，推广节能，鼓励节能，在节能上打歼灭战和持久战，余热浪费将逐渐减少，最终将完全消除，届时余热发电量将会得到进一步提高。
结语
我国新型干法水泥生产工艺技术从70年代末开始，经历了20余年的发展，目前其技术与装备已很成熟，基本达到了点火下料之日，就是达标之时的水平。现在我国水泥窑余热发电技术方兴未艾，尤其是第二代余发电技术与装备处于日臻成熟时期，相信通过本次（西南区）水泥窑低温余热发电技术高级研修班，对第二代水泥窑余热发电技术与装备推广普及，一些企业将从中受益：少走弯路，或不走弯路，及早驶入发展快车道。研修班将为促进节能减排，发展循环经济起到一定的积极作用。
一、水泥窑纯低温余热发电背景 随着水泥熟料煅烧技术的发展，发达国家水泥工业节能技术水平发展很快，低温余热在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热能利用率已有较大的提高。但我国由于节能技术、装备水平的限制和节能意识影响，在窑炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35％，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35％的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95％以上。项目的经济效益十分可观。 我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来新型干法水泥生产发展迅速，技术、设备、管理等方面日渐成熟。目前国内已建成运行了大量2000t/d以上熟料生产线，新型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面有显著的降低，但新型干法水泥生产对电能的消耗和依赖依然强劲，因此，新型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，一定程度上加剧了电能的供应紧张局面。而目前国内运行的新型干法水泥熟料生产线采用余热发电技术来节能降耗的企业极少，再者，国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的CO2等温室气体，加剧了对大气的环境污染。因此在水泥业发展余热发电项目是行业及国家经济发展的必然。此外，为了提高企业的市场竞争力，扩大产品的盈利空间，国内的许多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电项目。 随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和发展水泥窑余热发电项目已经成为水泥业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。 截至2009年，全国新型干法熟料生产线为934条,熟料产能7.6亿吨, 预计到2010年全国新型干法熟料生产线为1080条左右，熟料生产能力为8.6亿吨左右。虽然在水泥行业余热发电推广和普及迅速,除已建和在建外，到2010年全国还有50%的全国新型干法熟料生产线可以配置余热发电装置,如果以上新型干法熟料线全部配套余热发电，每年可实现节电270亿度，相当于节约煤炭消耗1000万吨（标煤），可减排CO2约24400万吨。 根据国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止2010 年国内新型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将达到40％，即到2010 年底以前还将有约400多座纯低温余热电站建成并投入运行。 二、新型干法水泥窑纯低温余热发电的兴起 1998年3月，日本政府赠送的中国首套水泥纯低温余热发电机组在海螺建成投运，十年来，该项目取得了良好的社会和经济效益，起到了很好的示范作用。海螺集团公司集成创新，在原有的基础上，针对水泥工艺特性改进设计，自行研发DCS系统，个性化设计，国产化装备。所开发的纯低温水泥窑余热发电技术余热回收效率高、发电过程中无需补充燃料，不产生任何污染，已处于国际领先地位。该技术是符合国家产业政策的绿色发电技术，是一种环保的、节能减排的、符合可持续发展要求的循环经济技术，经济效益也非常显著。
水泥窑余热发电概述 水泥窑余热发电概述 水泥窑余热发电技术是直接对水泥窑在熟料煅烧过程中窑头窑尾排放的余热废气进行回收，通过余热锅炉产生蒸汽带动汽轮发电机发电。 一条日产5000