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【摘 要】 随着社会的发展，水泥行业得到很大的发展，已经成为了我国国民基础产业。但是就目前的情况来看，水泥工业作为能源消耗大户，紧张的煤、电和污染物排放现状已经成为限制其发展的瓶颈。水泥生产过程中能耗最大的一块是熟料的煅烧阶段，其也是越来越受到人们的重视，对此本文分析了水泥回转窑系统余热回收的相关方面。
【关键词】 水泥；回转窑系统；余热回收
1、水泥回转窑系统的分析
水泥回转窑是一个多变量、非线性、强干扰、大滞后的复杂系统。在整个水泥的生产过程中，烧成带温度直接影响到水泥的产量，而分解炉温度直接关乎到碳酸盐的分解是否充分，继而影响到回转窑内烧成带温度，O2则是贯穿水泥整个过程的助燃空气，所以笔者选择烧成带温度、窑内O2含量和分解炉温度作为控制对象。
烧成带温度的影响因素：（1）入窑生料量：进入回转窑的生料量决定水泥回转窑的产量，一般要求稳定在水泥回转窑的设备能力指标的范围内；（2）喷煤量：适当增加入窑喷煤量有利于燃料燃烧放热，提高烧成带温度，反之则降低；（3）二次风的流量和温度：提高二次风的流量和温度，使得煤充分燃烧，能够提高烧成带温度；（4）回转窑转速：在窑正常运行时，水泥窑的转速应与入窑的生料量有配合关系；（5）回转窑设备条件、原料质量：设备条件越好，原料质量越高，烧成带温度越高。
回转窑内O2含量的影响因素：（1）窑喷煤量：窑喷煤量过多时，回转窑内的O2含量降低，反之则升高；（2）二次风的流量：当二次风流量增加时，窑内的O2含量升高，反之则降低；（3）窑头负压：控制稳定的窑头负压能够保证二次风量的稳定。
分解炉温度影响因素：（1）喷煤量：适当提高分解炉喂煤量，分解炉温度会升高；（2）生料流量：当生料流量突然过大时，会造成分解炉内部的温度下降；反之则会使分解炉的温度上升；（3）三次风的流量、温度：三次风的流量和温度升高都会使分解炉中的物料的温度升高，反之温度则会降低。
2、回转窜余热回收
2.1、余热利用方式
回转亩余热回收利用按热源不同可分为亩尾废气热回收、笛筒体表面热回收和亩尾冷却机废气热回收；按回收用途可分为余热回收加热系统、余热回收热水系统和余热回收发电系统。
生产中回转窜窜尾温度较高的废气，主要是作为预热生料粉的热源被回收再利用，或与来自窜尾冷却机的温度较高的空气混合后在分解炉中得到回收利用。两种方法均是目前工艺流程中废气在预热中的应用。此外，窜尾烟气经过除尘后还可以作为蒸发器热源，参与余热发电系统加热给水。热量被收集后的废气温度从600℃下降约400℃后由烟函排入大气。蒸汽回收储存了这部分余热后，进入汽轮机发电。水泥余热发电系统在一定程度上缓解了电力紧张的矛盾，且相对低成本，高效益。相比，热电联产的方式更适合水泥厂余热回收系统，如图2所示，窑尾SP锅炉提供的高温高压主蒸汽与窑头AQC锅炉提供高温高压主蒸汽汇合后输入汽轮机，另外汽轮机的低压补蒸汽由窑头AQC锅炉提供，共同发电。通过调节凝汽器真空度适应供暖季与非供暖季。降低凝汽器的真空度，循环冷却水温度升高至供暖标准，打开阀门将热水送往热用户。否则恢复凝汽器原有真空度，关闭送往热用户的阀门，循环冷却水进入冷却塔进行冷却。
2.2、集热回收装置构造
新型集热器系统是设计安装在回转筒体外表面的换热装置，用于采集热量回收再利用。其工作原理是针对回转内部和表面的温度动态分布特性，利用福射和对流热传递方式，实现热量的回收及利用。与此同时，集热器系统也具备温度调节功能，能够维持回转表面温度始终保持在一个相对稳定的范围之内，保证生产高质量、高性能水泥的前提温度条件，又降低了水泥生产过程的能耗。
3、水泥回转奋余热回收装置的设计存在的问题
3.1、余热回收率低
回收设备多釆用半包裹式，热量采集效果不明显。仍存在只利用风机进行直接冷却筒体表面的现象，没有釆取热回收利用措施，使散失在空气中的热量成为一种环境污染和能源浪费。
3.2、设备构造有待改进
回转蜜筒体表面余热回收装置在实际应用中显现出诸多问题，比如易积灰、难以调节热量回收量、安装维护困难等等。可见，回收装置的构造与设计方案均需要进一步的深入研宄。
3.3、热工设计方法不规范
多以经验数据为设计依据的回转窑筒体余热回收利用装置，缺乏严谨的设计评估和传热分析体系，导致设备传热性能较差，工作状态不稳定，指标不明确等诸多问题。可见，回收装置的热工设计方法和规范指标亟待建立和完善。
4、实施
本文主要分析了表面温度法测定法。
4.1、设立测定点的原则
1）根据參数种类需要，确定测点；2）编制物料平衡和热量平衡时需要哪些参数，就在体系内相应的位置上设立测定点；3）根据计算、预热器、镜冷机等装置的各项参数的需要，在体系外设立必要的测定点；4）要全面考虑设立测定点的必要性、可能性和方便性，使设立的测定点既不影响炉的正常生产又要便于测定，既要满足热平衡测试计算的需要，又要尽量避免设立不必要的测定点。
2）测定段的选取
原则上按等温区域布置测点，并选取大面积等温区的温度作为特征温度。对于圆筒形设备，应分别在筒体、封头或顶盖布置测点。横管和竖管划分在不同区域，沿管长取若干个截面，在截面圆周上选取特征测点。圆周上的布点位置和数量采用等分的方法确定，或视表面温度分布和环境条件修正，最终通过预测试确定。
3）测定步骤
按要求使用表面温度计，在绝热的设备及管道上指定的测量区域测定表面温度。用温度计在离被测物以外处，与表面温度测定同步进行测定环境温度，至少稳定，达到热平衡后读取数据，每个测点测量记录三次取平均值。必要时，可在温度计的感温部位包覆通风的招箔屏蔽套，以防止其他辐射源的影响。在进行表面温度测定的同时，用风速计测风速。
水泥回转窑系统的非常复杂，因此加强对其的研究非常有必要，从而最终实现生产废热回收以及进一步与余热电站配合发电的目的。
参考文献：
[1]陈普.水泥生产线回转窑系统的电效管理[D].济南大学，2013.
[2]闻讯.水泥回转窑系统余热回收分析与实施[D].山东大学，2014.
[3]胡静洋.水泥回转窑热平衡分析及系统优化研究[D].山东大学，2014.
【关键词】 水泥；回转窑系统；余热回收
1、水泥回转窑系统的分析
水泥回转窑是一个多变量、非线性、强干扰、大滞后的复杂系统。在整个水泥的生产过程中，烧成带温度直接影响到水泥的产量，而分解炉温度直接关乎到碳酸盐的分解是否充分，继而影响到回转窑内烧成带温度，O2则是贯穿水泥整个过程的助燃空气，所以笔者选择烧成带温度、窑内O2含量和分解炉温度作为控制对象。
烧成带温度的影响因素：（1）入窑生料量：进入回转窑的生料量决定水泥回转窑的产量，一般要求稳定在水泥回转窑的设备能力指标的范围内；（2）喷煤量：适当增加入窑喷煤量有利于燃料燃烧放热，提高烧成带温度，反之则降低；（3）二次风的流量和温度：提高二次风的流量和温度，使得煤充分燃烧，能够提高烧成带温度；（4）回转窑转速：在窑正常运行时，水泥窑的转速应与入窑的生料量有配合关系；（5）回转窑设备条件、原料质量：设备条件越好，原料质量越高，烧成带温度越高。
回转窑内O2含量的影响因素：（1）窑喷煤量：窑喷煤量过多时，回转窑内的O2含量降低，反之则升高；（2）二次风的流量：当二次风流量增加时，窑内的O2含量升高，反之则降低；（3）窑头负压：控制稳定的窑头负压能够保证二次风量的稳定。
分解炉温度影响因素：（1）喷煤量：适当提高分解炉喂煤量，分解炉温度会升高；（2）生料流量：当生料流量突然过大时，会造成分解炉内部的温度下降；反之则会使分解炉的温度上升；（3）三次风的流量、温度：三次风的流量和温度升高都会使分解炉中的物料的温度升高，反之温度则会降低。
2、回转窜余热回收
2.1、余热利用方式
回转亩余热回收利用按热源不同可分为亩尾废气热回收、笛筒体表面热回收和亩尾冷却机废气热回收；按回收用途可分为余热回收加热系统、余热回收热水系统和余热回收发电系统。
生产中回转窜窜尾温度较高的废气，主要是作为预热生料粉的热源被回收再利用，或与来自窜尾冷却机的温度较高的空气混合后在分解炉中得到回收利用。两种方法均是目前工艺流程中废气在预热中的应用。此外，窜尾烟气经过除尘后还可以作为蒸发器热源，参与余热发电系统加热给水。热量被收集后的废气温度从600℃下降约400℃后由烟函排入大气。蒸汽回收储存了这部分余热后，进入汽轮机发电。水泥余热发电系统在一定程度上缓解了电力紧张的矛盾，且相对低成本，高效益。相比，热电联产的方式更适合水泥厂余热回收系统，如图2所示，窑尾SP锅炉提供的高温高压主蒸汽与窑头AQC锅炉提供高温高压主蒸汽汇合后输入汽轮机，另外汽轮机的低压补蒸汽由窑头AQC锅炉提供，共同发电。通过调节凝汽器真空度适应供暖季与非供暖季。降低凝汽器的真空度，循环冷却水温度升高至供暖标准，打开阀门将热水送往热用户。否则恢复凝汽器原有真空度，关闭送往热用户的阀门，循环冷却水进入冷却塔进行冷却。
2.2、集热回收装置构造
新型集热器系统是设计安装在回转筒体外表面的换热装置，用于采集热量回收再利用。其工作原理是针对回转内部和表面的温度动态分布特性，利用福射和对流热传递方式，实现热量的回收及利用。与此同时，集热器系统也具备温度调节功能，能够维持回转表面温度始终保持在一个相对稳定的范围之内，保证生产高质量、高性能水泥的前提温度条件，又降低了水泥生产过程的能耗。
3、水泥回转奋余热回收装置的设计存在的问题
3.1、余热回收率低
回收设备多釆用半包裹式，热量采集效果不明显。仍存在只利用风机进行直接冷却筒体表面的现象，没有釆取热回收利用措施，使散失在空气中的热量成为一种环境污染和能源浪费。
3.2、设备构造有待改进
回转蜜筒体表面余热回收装置在实际应用中显现出诸多问题，比如易积灰、难以调节热量回收量、安装维护困难等等。可见，回收装置的构造与设计方案均需要进一步的深入研宄。
3.3、热工设计方法不规范
多以经验数据为设计依据的回转窑筒体余热回收利用装置，缺乏严谨的设计评估和传热分析体系，导致设备传热性能较差，工作状态不稳定，指标不明确等诸多问题。可见，回收装置的热工设计方法和规范指标亟待建立和完善。
4、实施
本文主要分析了表面温度法测定法。
4.1、设立测定点的原则
1）根据參数种类需要，确定测点；2）编制物料平衡和热量平衡时需要哪些参数，就在体系内相应的位置上设立测定点；3）根据计算、预热器、镜冷机等装置的各项参数的需要，在体系外设立必要的测定点；4）要全面考虑设立测定点的必要性、可能性和方便性，使设立的测定点既不影响炉的正常生产又要便于测定，既要满足热平衡测试计算的需要，又要尽量避免设立不必要的测定点。
2）测定段的选取
原则上按等温区域布置测点，并选取大面积等温区的温度作为特征温度。对于圆筒形设备，应分别在筒体、封头或顶盖布置测点。横管和竖管划分在不同区域，沿管长取若干个截面，在截面圆周上选取特征测点。圆周上的布点位置和数量采用等分的方法确定，或视表面温度分布和环境条件修正，最终通过预测试确定。
3）测定步骤
按要求使用表面温度计，在绝热的设备及管道上指定的测量区域测定表面温度。用温度计在离被测物以外处，与表面温度测定同步进行测定环境温度，至少稳定，达到热平衡后读取数据，每个测点测量记录三次取平均值。必要时，可在温度计的感温部位包覆通风的招箔屏蔽套，以防止其他辐射源的影响。在进行表面温度测定的同时，用风速计测风速。
水泥回转窑系统的非常复杂，因此加强对其的研究非常有必要，从而最终实现生产废热回收以及进一步与余热电站配合发电的目的。
参考文献：
[1]陈普.水泥生产线回转窑系统的电效管理[D].济南大学，2013.
[2]闻讯.水泥回转窑系统余热回收分析与实施[D].山东大学，2014.
[3]胡静洋.水泥回转窑热平衡分析及系统优化研究[D].山东大学，2014.