水泥廠余熱發(fā)電

寧國水泥廠水泥窯余熱發(fā)電項(xiàng)目總結(jié)報告

安徽寧國水泥廠

一、前言

一九九五年八月，日本國新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）與中國國家計委、國家建材局簽訂了水泥余熱發(fā)電設(shè)備示范事業(yè)基本協(xié)定書，由日方無償提供一套先進(jìn)且成熟可靠的低溫余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備用于中國現(xiàn)有水泥廠，通過科學(xué)論證和國內(nèi)外專家的實(shí)地考察，日方提供的這套設(shè)備安裝在寧國水泥廠4000t/d水泥生產(chǎn)線上，發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為6480kw，設(shè)計年發(fā)電量為4087x10000kwh，噸熟料發(fā)電能力為3307kwh／t。

二、余熱發(fā)電項(xiàng)目的主要技術(shù)特點(diǎn)

水泥廠余熱資源的特點(diǎn)是：流量大，品位低。以寧國水泥廠4O00t/d生產(chǎn)線為例，PH（預(yù)熱器）和、AQC（冷卻機(jī)）出口廢氣流量和溫度分別為258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分廢氣用來烘干燃煤和原料。

針對上述余熱資源的特點(diǎn)，在熱力系統(tǒng)的設(shè)計上采取以下技術(shù)措施：

1、采用減速式兩點(diǎn)混汽式汽輪機(jī)，利用參數(shù)較低的主蒸汽和來自閃蒸器的飽和蒸汽發(fā)電；

2、設(shè)置具有專利技術(shù)的余熱鍋爐，能夠充分利用余熱資源；

3、應(yīng)用熱水閃蒸技術(shù)，設(shè)置一臺高壓用蒸器和一臺低壓閃蒸器，閃蒸出的飽和蒸汽混入汽輪機(jī)做功；

4、由于PH出口廢氣還要用于原料烘干，所以PH鍋爐無省煤器，只設(shè)蒸發(fā)器和過熱器，從而使出爐煙溫達(dá)250℃，仍可用于原料烘干；

5、AQC鍋爐設(shè)計為立式自然循環(huán)鍋爐，帶汽包，煙氣自上而下通過鍋爐。鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器，由于廢氣粉塵為熟料顆粒，粘附性不強(qiáng)，除塵方式采用自然沉降；另外為增大換熱面積，強(qiáng)化換熱效果，AQC鍋爐的傳熱管設(shè)計為螺旋翅片管。PH鍋爐采用臥式強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，帶汽包，設(shè)蒸發(fā)器和過熱器，煙氣在管外水平流動，受熱面為蛇彩光管，設(shè)置機(jī)械振打裝置來解決廢氣的粉塵附著問題。

再者，整個余熱發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的操作簡便可靠，并設(shè)有完善的報警和保護(hù)程序，使整個發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

上述關(guān)鍵技術(shù)的解決，為保證系統(tǒng)設(shè)計的可靠性、合理性起到重要作用。較好地解決了制約我國純低溫水泥余熱發(fā)電技術(shù)水平提高的瓶頸問題，以上技術(shù)在寧國水泥廠余熱發(fā)電系統(tǒng)成功應(yīng)用，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，并且達(dá)到國際先進(jìn)水平。

三、項(xiàng)目的建成和運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)績

項(xiàng)目于一九九六年十月十八日破土動工，一九九八年一月十四日實(shí)現(xiàn)兩臺鍋爐通汽煮爐，隨后順利完成了蒸汽吹管，汽輪機(jī)沖動和升速，汽輪機(jī)保護(hù)動作實(shí)驗(yàn)等一系列工作，同年二月八日發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電一次成功。

自一九九八年三月開始實(shí)質(zhì)性運(yùn)轉(zhuǎn)至二OO一年底，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，平均噸熟料發(fā)電量已達(dá)35．35kwh／t，累積發(fā)電量已達(dá)18677萬千瓦時，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)當(dāng)年達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的可喜成績。在項(xiàng)目的生產(chǎn)管理上，充分吸收海螺集團(tuán)多年來生產(chǎn)管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，組織技術(shù)管理人員及時編寫了一系列規(guī)章制度和安全操作規(guī)程，使余熱發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)管理迅速走向科學(xué)化、制度化、規(guī)范化，由于管理科學(xué)、操作水平顯著，使系統(tǒng)產(chǎn)能發(fā)揮到設(shè)計能力的110％，為該項(xiàng)目的應(yīng)用推廣打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

四、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目的建成并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著中日兩國在能源環(huán)境國際合作中結(jié)出豐碩成果，它不僅在全國起著示范作用，同時也給海螺集團(tuán)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會效益，成為海螺集團(tuán)新的、穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

1、經(jīng)濟(jì)效益：

自發(fā)電機(jī)組正式并網(wǎng)以來，截止到二OO一年十二月三十一日，發(fā)電機(jī)輸出有功功率累計為18677萬千瓦時，按本地區(qū)現(xiàn)行綜合電價0．50元／kwh計算，創(chuàng)產(chǎn)值9338萬元。2、社會效益：

水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目完全利用水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱作為熱源，整個工藝過程不燒一克煤，對環(huán)境不造成污染。

從能源利用率的角度來講，水泥生產(chǎn)過程中消耗的能源有效利用率僅為60％，其余40％的能量隨廢氣排放到大氣中，余熱發(fā)電建成后，可將排放掉的38％的廢氣余熱進(jìn)行回收，使工廠的能源利用率提高到95％以上，為工廠的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

從環(huán)境保護(hù)角度來講，減少了二氧化碳的排放量。眾所周知火力發(fā)電是燃煤發(fā)電，在電力生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生大量的二氧化碳，按發(fā)電機(jī)組截止到二00一年底累計發(fā)電量18677萬千瓦時來計算，共減少二氧化碳的排放量總計為140885噸，這對減少溫室效應(yīng)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境起著積極的促進(jìn)作用。

五、該項(xiàng)目在海螺集團(tuán)推廣應(yīng)用的前景

通過水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目在我廠的成功應(yīng)用，充分說明新型干法水泥窯配套余熱發(fā)電裝置在技術(shù)上是完全可行的，它充分利用了水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢氣余熱進(jìn)行動力回收，每噸熟料可回收30~40kwh的電能，并且該系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，相對水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá)95％左右，發(fā)電成本非常低，相對外購電價可節(jié)約大量的購電費(fèi)用。所以該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，既可降低水泥的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可以為國家節(jié)約大量的電能，減少環(huán)境污染，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

海螺集團(tuán)作為中國建材行業(yè)的領(lǐng)頭羊，擁有多條日產(chǎn)5000t／d干法水泥生產(chǎn)線，201*年全集團(tuán)水泥主業(yè)產(chǎn)銷量首次跨過1000萬噸大關(guān)，根據(jù)集團(tuán)“十五”規(guī)劃目標(biāo)和“雙跨”目標(biāo)，在“十五”末，力爭形成4000萬噸水泥熟料生產(chǎn)能力、46萬噸化學(xué)建材產(chǎn)銷能力；目前集團(tuán)擁有在運(yùn)行和即將擴(kuò)建多條4000t/d以上的水泥生產(chǎn)線，并積累了4000t/d水泥余熱發(fā)電配套裝置成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，首條余熱發(fā)電示范項(xiàng)目運(yùn)行成功后，近期在國內(nèi)水泥行業(yè)進(jìn)行推廣尚有難度。為將示范線盡快在國內(nèi)水泥行業(yè)得到推廣，減少大氣有害氣體排放，回收利用熱能和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，集團(tuán)計劃將水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目作為水泥產(chǎn)業(yè)新技術(shù)在全集團(tuán)日產(chǎn)4000噸水泥生產(chǎn)線上進(jìn)行推廣應(yīng)用，在報請國家計委批準(zhǔn)后，計劃在今年三月份將邀請日方專家來海螺集團(tuán)就項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行可行性論證，討論示范項(xiàng)目推廣的具體方案。六、普及和推廣過程中存在的問題

水泥余熱發(fā)電示范項(xiàng)目在我廠建成投產(chǎn)近四年時間了；該示范項(xiàng)目在我國的普及和推廣工作的進(jìn)展卻較為緩慢，據(jù)我們了解，很多水泥生產(chǎn)廠家來我廠對該示范項(xiàng)目的證實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行實(shí)地考察后，一致認(rèn)為該技術(shù)的成功應(yīng)用完全符合國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，是二十一世紀(jì)的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，推廣應(yīng)用的前景十分廣闊；但從日方提供的設(shè)備報價單上了解到，該套系統(tǒng)設(shè)備的初投資額較大，再者，由于我國的行業(yè)分割，系統(tǒng)建成投產(chǎn)后，能否得到相關(guān)電力行業(yè)的充分支持，因而不能迅速做出投資決策。

若該項(xiàng)技術(shù)在我國的普及推廣應(yīng)用具有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，并很快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。需要國家在產(chǎn)業(yè)政策上予以適當(dāng)?shù)姆龀帧Ｈ缭撌痉俄?xiàng)目在我廠的成功應(yīng)用，說明日本國提供的水泥余熱發(fā)電技術(shù)是先進(jìn)且成熟可靠的，一些關(guān)鍵技術(shù)在國際上具有領(lǐng)先水平，在實(shí)施應(yīng)用過程中，一些關(guān)鍵設(shè)備仍需從日方進(jìn)口，進(jìn)口設(shè)備的關(guān)稅能否有政策上的優(yōu)惠；該項(xiàng)技術(shù)在我國水泥行業(yè)推廣應(yīng)用，對提高我國的能源利用水平，保護(hù)環(huán)境起到積極的促進(jìn)作用，發(fā)電機(jī)組必須通過并網(wǎng)才能保證供電質(zhì)量，但發(fā)電機(jī)組的輸出電力工廠自發(fā)自用，即“并網(wǎng)不上網(wǎng)”，確保工廠的經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)電力行業(yè)是否有政策予以充分的支持。

必須大力推進(jìn)低溫余熱發(fā)電技術(shù)的國產(chǎn)化，該技術(shù)在我國進(jìn)行有效的推廣和應(yīng)用，在保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的前提下，必須降低設(shè)備的造價，減少投資成本，最有效的手段是擴(kuò)大國內(nèi)分交設(shè)備范圍，除汽輪機(jī)及其控制系統(tǒng)、鍋爐汽包和集箱等關(guān)鍵設(shè)備外，其它設(shè)備均可考慮國內(nèi)分交（包括日方設(shè)計中方制造），從而逐步實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的國產(chǎn)化。

附：

余熱發(fā)電系統(tǒng)九八年零一年運(yùn)行報告

一、運(yùn)行業(yè)績

余熱發(fā)電系統(tǒng)于一九九八年三月一次并網(wǎng)發(fā)電成功。正式投產(chǎn)后系統(tǒng)運(yùn)行持續(xù)高效穩(wěn)定，運(yùn)行四年來，隨著操作人員技術(shù)水平的不斷提高，以及同窯操作員的協(xié)調(diào)性越來越好，鍋爐和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，相對于窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率逐步提高。發(fā)電機(jī)的出力得到充分發(fā)揮，從九九年發(fā)電量4108萬千瓦時到201*年總發(fā)電量的5294萬千瓦時，年增加發(fā)電量1188萬千瓦時，提升幅度達(dá)29％，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、運(yùn)轉(zhuǎn)時間、相對窯運(yùn)轉(zhuǎn)率、噸熟料發(fā)電量這幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都有不同程度的提高和增加，請參見下倒圖表：

二、運(yùn)行分析

1、從系統(tǒng)四年來運(yùn)行業(yè)績中可以看出，余熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)、穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行，尤其一九九八年，克服了系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨合以及窯系統(tǒng)工況的不穩(wěn)定所帶來的困難，九八年從三月初的試發(fā)電至年底，全年共發(fā)電4106萬千瓦時，取得了良好的開端。

2、二000年、二OO一年這兩年，發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行業(yè)績十分突出，噸熟料發(fā)電量和年發(fā)電量兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計水平的110%和128%，說明系統(tǒng)操作人員已經(jīng)掌握了駕馭這套系統(tǒng)的能力，部門技術(shù)管理人員在優(yōu)化系統(tǒng)工藝參數(shù)、加強(qiáng)與窯系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和合作上作了一些努力和工作，使發(fā)電機(jī)組基本上以滿負(fù)荷高效運(yùn)行。

3、在對發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備故障的處理和對系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況的應(yīng)急措施方面，發(fā)電部門已經(jīng)積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，獲得了許多有益的嘗試和進(jìn)步，如二O0一年發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)的PH鍋爐循環(huán)水泵機(jī)械密封件頻繁泄漏，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組被迫單爐運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電量下挫的故障，部門領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員迅速及時進(jìn)行故障原因分析；加強(qiáng)了鍋爐水質(zhì)管理，同時對進(jìn)口備件機(jī)械密封件用國內(nèi)同類產(chǎn)品進(jìn)行替代，取得了很好的效果，這也給發(fā)電部門在備品備件管理上如何進(jìn)一步提高國產(chǎn)化率提供了很好的嘗試和范例。

三、運(yùn)行中存在的問題

l、九九年全年發(fā)電量較低，相比九八年只多發(fā)電2．2萬千瓦時。運(yùn)行時間卻多1252小時，說明發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率雖然提高了，但發(fā)電機(jī)的有功出力較低，原因一是九九年三月份水泥系統(tǒng)的篦冷機(jī)經(jīng)過改造后，篦冷機(jī)用風(fēng)量減少，AQC爐廢氣流量減少，AQC爐出力不足；原因二是AQC爐廢氣旁路擋板其中一閥板脫落，且發(fā)現(xiàn)不及時，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，同樣造成AQC爐出力不足，后經(jīng)過認(rèn)真分析，在系統(tǒng)停機(jī)處理和水泥工藝做出適當(dāng)調(diào)整后，余熱發(fā)電系統(tǒng)狀況便日趨正常。

2、二OO一年六月發(fā)電系統(tǒng)AQC鍋爐出現(xiàn)了過熱器傳熱管受高速含塵煙氣的沖刷與磨損，導(dǎo)致穿孔、破管的事故發(fā)生，事故發(fā)生后，采取了積極的處理措施，從根本上消除了系統(tǒng)配套設(shè)計中存在的不足，即傳熱管的防磨損措施考慮的不完善，同時技術(shù)人員和操作人員對事故預(yù)見性判斷能力仍需進(jìn)一步提高。

表一

年份總發(fā)電量(萬kWh)運(yùn)轉(zhuǎn)時間(h)相對窯運(yùn)轉(zhuǎn)率(%)噸熟料發(fā)電量(kWh/t)1998年4106.545514.193.2137.101999年4108.746766.394.3531.43201*年5167.717585.995.5536.42201*年5294.377798.896.7736.48

擴(kuò)展閱讀：水泥廠余熱發(fā)電簡述

水泥廠余熱發(fā)電簡述（投稿）

水泥廠對水泥生產(chǎn)過程中排放到大氣中熟料燒成系統(tǒng)熱耗30%的廢氣余熱進(jìn)行回收利用，通過余熱鍋爐、蒸汽管系、汽輪發(fā)電機(jī)等將熱能轉(zhuǎn)化為電能。（一）余熱鍋爐組成部分

余熱鍋爐主要由鍋爐鋼架、熱水器、蒸發(fā)器、過熱器、汽包等組成。（二）余熱鍋爐工藝流程

經(jīng)過水處理產(chǎn)生的軟化水通過給水泵管系進(jìn)入余熱鍋爐的熱水器加熱后進(jìn)入汽包，汽包內(nèi)的水通過汽包下降管分配到蒸發(fā)器再次加熱產(chǎn)生汽水混合物后回到汽包內(nèi)進(jìn)行汽水分離,分離后的蒸汽進(jìn)入過熱器加熱后產(chǎn)生過熱蒸汽通過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。

（三）汽輪機(jī)組成部分

汽輪機(jī)主要由汽輪機(jī)本體、調(diào)速系統(tǒng)、油系統(tǒng)及危急保安器等組成。（四）汽輪機(jī)的工作原理

過熱蒸汽通過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)后，過熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)不斷膨脹加速，高速流動的蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)葉片，調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)汽輪機(jī)負(fù)荷變化，自動增大或減少蒸汽進(jìn)汽量，保持汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速（3000r/min）下穩(wěn)定運(yùn)行。（五）電氣組成部分

電氣部分由發(fā)電機(jī)、高、低壓配電裝置、綜合保護(hù)、自動化系統(tǒng)組成。（六）發(fā)電機(jī)工作流程

高速轉(zhuǎn)動的汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，然后通過高、低壓配電裝置分配電能至各用戶單位。

東方希望重慶水泥有限公司項(xiàng)目監(jiān)理部

陶鴻秀

201*-10-

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