[原創(chuàng)]余熱發(fā)電系統(tǒng)除垢 “小”問題里有大文章

  自新型干法水泥推廣應(yīng)用以來，十多年間，余熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)基本成為國內(nèi)水泥窯標配，不僅僅幫助企業(yè)大幅降低了生產(chǎn)成本，更重要的是為推動行業(yè)節(jié)能降耗發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。

  數(shù)據(jù)顯示，以5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線配套9MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)計算，每年發(fā)電量就可以達到5659 萬kWh。然而，隨著對余熱發(fā)電系統(tǒng)研究的深入，系統(tǒng)運行過程中某些“小”問題卻值得業(yè)內(nèi)深思。

  現(xiàn)有水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)一般采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由于水中含有大量礦物質(zhì)，以水做為熱交換工質(zhì)，結(jié)垢問題在所難免。研究結(jié)果表明，由于水垢的質(zhì)地比較致密，大大降低了傳熱效率，0.6 毫米的薄垢就可使傳熱系數(shù)降低 20％，如若不能及時消除，將大幅降低余熱發(fā)電效率，造成水泥企業(yè)不必要的經(jīng)濟損失。

  出于提高熱工交換效率的需要，近年來防垢技術(shù)和除垢技術(shù)被廣泛研究，并取得了長足的進步，然而水垢問題卻并沒有得到徹底解決。

  傳統(tǒng)的解決辦法多為化學(xué)投藥、化學(xué)清洗等（常用緩蝕劑和阻垢劑有六偏磷酸鈉、硫酸鋅、鉬酸鈉、HEDP羥基亞乙基二磷酸、聚丙烯酸……），在一定程度上能夠有效去除設(shè)備中的水垢，但這些傳統(tǒng)的處理方法也存在弊端。

  一方面，既對環(huán)境和地下水源造成污染，又對設(shè)備起到不必要的化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致壽命縮短；另一方面，傳統(tǒng)除垢、防垢模式不但需要運行費用，還需要專人調(diào)試操作，同時并不能根本消除水垢現(xiàn)象。有鑒于此，業(yè)內(nèi)需要一種新的除垢方式，即能達到極佳的除垢效果，又能避免環(huán)境污染，同時降低運行、管理費用。

天津健威澤節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展有限公司總工程師于海(左)與中國水泥網(wǎng)記者交流

  天津健威澤節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡稱：天津健威澤）總工程師于海表示，天津健威澤很早就意識到傳統(tǒng)化學(xué)除垢法存在的弊端，并開始著手與相關(guān)的技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)工作。

  資料顯示，從2007年開始，天津健威澤公司開始研發(fā)JWZ-NAC納米阻垢球粒材料，至2014年11月份完成工業(yè)應(yīng)用實驗歷時七年之久。經(jīng)實驗室試驗、工業(yè)試驗和工業(yè)應(yīng)用，不斷完善，技術(shù)趨于成熟，現(xiàn)已成功應(yīng)用于電站冷卻水、供暖熱交換水系統(tǒng)、電熱水器、大型空調(diào)系統(tǒng)的防垢、阻垢和滅藻，可使冷卻水和熱交換水系統(tǒng)在無垢狀態(tài)下運行，有效的提高冷卻和傳熱效果。

天津健威澤公司開始研發(fā)JWZ-NAC納米阻垢球粒材料

  于海介紹稱，納米阻垢球粒材料以天然含硼原料為主與其他材料復(fù)合而成，是一種可改變碳酸鈣（鎂）結(jié)晶環(huán)境而使水中的碳酸鈣（鎂）以文石或球霰石形態(tài)結(jié)晶的復(fù)合材料，具有很好的防垢阻垢效果。

  在阻垢球粒的作用下，水體系的 pH 值、表面張力等條件發(fā)生改變，能抑制水中的（Mg） CaCO₃ 在析出結(jié)晶過程中生成方解石晶核，使從水析出的晶粒中形成硬垢的方解石晶粒所占比例減少，文石、球霰石晶粒所占的比例增加，阻止方解石晶粒聚集形成堅實的硬垢，使文石、球霰石聚集形成軟垢體從而不使垢附著于管壁、器壁。此外，經(jīng)JWZ-NAC納米阻垢球粒材料激活的水還有除垢效果，能將已附著于管壁、器壁的舊垢漸次變得松軟、逐步剝落，直至逐漸去除積垢。

  據(jù)于海提供的信息顯示，某水泥有限公司一條2500t/d熟料生產(chǎn)線，配套5.0MW雙壓補汽式余熱電站，循環(huán)水采用常規(guī)閉式循環(huán)系統(tǒng)。2014年8月28日投用了健威澤公司的專利產(chǎn)品JWZ-NAC-X-Ⅲ-2000型阻垢器后，通過半年左右的運行，該阻垢器達到了在不增加循環(huán)水泵電負荷、不投藥、不需要人工操作和維護的條件下取得了比投藥法更佳的阻垢、阻綠藻的效果。

  按照投藥法防垢緩蝕每年運行成本約7～13萬元計算，2～4年內(nèi)就可收回裝設(shè)JWZ-NAC阻垢器所需要投資。與此同時，相比于看得見的經(jīng)濟效益，由納米阻垢器帶來環(huán)境效益實際上更為重要，目前全國主要流域的I~III類水質(zhì)斷面占64.2%，劣V類占17.2%，水污染控制迫在眉睫，納米阻垢器的出現(xiàn)，無疑為水泥企業(yè)水資源循環(huán)利用鋪平了道路。

阻垢器現(xiàn)場安裝圖及實物

  事實證明，納米阻垢器可完全取代原有水系統(tǒng)的加藥阻垢、殺菌、滅藻裝置和膠球清洗系統(tǒng)，并帶來顯著的使用效果。首先，由于原有加藥系統(tǒng)不再運行、也不再需要投放任何藥品，有利于水質(zhì)及環(huán)保；其次，納米阻垢器的運行不再需專設(shè)管理人員，因此其即節(jié)約人力、物力從而降低運行成本；再次，納米阻垢器阻垢性能的連續(xù)性及穩(wěn)定性，使被通水設(shè)備不需頻繁定期停機清理，從而提高主生產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率，進而提高工廠經(jīng)濟效益；最后，納米阻垢器系列產(chǎn)品不與水體中任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只改變水中產(chǎn)生硬垢的晶體物質(zhì)生長方式及結(jié)構(gòu)，對水質(zhì)無再污染，安裝、運行、管理方便，不需額外增加動力，運行穩(wěn)定、安全、可靠。

天津健威澤節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)中心

  于海：“只有不斷的技術(shù)創(chuàng)新才能滿足日益嚴格的環(huán)境要求，才能促進行業(yè)發(fā)展，有基于此，納米除垢器得以研制成功?！倍鳛橐患壹夹g(shù)創(chuàng)新型企業(yè)，天津健威澤對水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)的研究并不僅限于此。資料顯示，該公司推出的水泥窯旁路放風(fēng)余熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)可實現(xiàn)生產(chǎn)低堿水泥的同時噸熟料發(fā)電量45～60kWh/t，遠遠高出現(xiàn)有30kWh/t的業(yè)內(nèi)平均水平，大幅度提升了水泥企業(yè)效益；同時推出的新型保溫材料，納米高效隔熱材料也做到了：抗壓抗折強度接近于一般硅酸鈣版而保溫性能提高65%以上、耐溫性能達到1000℃以上。

  未來，在工業(yè)4.0背景下，水泥行業(yè)技術(shù)升級空間依然巨大。于海告訴中國水泥網(wǎng)記者，天津健威澤將繼續(xù)在余熱發(fā)電、水泥窯協(xié)同處置固體廢物、汽車發(fā)動機尾氣余熱回收制冷供熱、太陽能發(fā)電供熱等相關(guān)領(lǐng)域加大技術(shù)及研發(fā)資金投入，以產(chǎn)業(yè)服務(wù)商的角色，為相關(guān)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供幫助。