水泥廠余熱發(fā)電

寧國水泥廠水泥窯余熱發(fā)電項目總結報告

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)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）與中國國家計委、國家建材局簽訂了水泥余熱發(fā)電設備示范事業(yè)基本協(xié)定書，由日方無償提供一套先進且成熟可靠的低溫余熱發(fā)電技術和設備用于中國現(xiàn)有水泥廠，通過科學論證和國內外專家的實地考察，日方提供的這套設備安裝在寧國水泥廠4000t/d水泥生產(chǎn)線上，發(fā)電機裝機容量為6480kw，設計年發(fā)電量為4087x10000kwh，噸熟料發(fā)電能力為3307kwh／t。

二、余熱發(fā)電項目的主要技術特點

水泥廠余熱資源的特點是：流量大，品位低。以寧國水泥廠4O00t/d生產(chǎn)線為例，PH（預熱器）和、AQC（冷卻機）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，在熱力系統(tǒng)的設計上采取以下技術措施：

1、采用減速式兩點混汽式汽輪機，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、設置具有專利技術的余熱鍋爐，能夠充分利用余熱資源；

3、應用熱水閃蒸技術，設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，只設蒸發(fā)器和過熱器，從而使出爐煙溫達250℃，仍可用于原料烘干；

5、AQC鍋爐設計為立式自然循環(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，除塵方式采用自然沉降；另外為增大換熱面積，強化換熱效果，AQC鍋爐的傳熱管設計為螺旋翅片管。PH鍋爐采用臥式強制循環(huán)鍋爐，帶汽包，設蒸發(fā)器和過熱器，煙氣在管外水平流動，受熱面為蛇彩光管，設置機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)采用先進的DCS集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的操作簡便可靠，并設有完善的報警和保護程序，使整個發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行。

上述關鍵技術的解決，為保證系統(tǒng)設計的可靠性、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)電技術水平提高的瓶頸問題，以上技術在寧國水泥廠余熱發(fā)電系統(tǒng)成功應用，在國內處于領先水平，并且達到國際先進水平。

三、項目的建成和運轉實績

項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現(xiàn)兩臺鍋爐通汽煮爐，隨后順利完成了蒸汽吹管，汽輪機沖動和升速，汽輪機保護動作實驗等一系列工作，同年二月八日發(fā)電機組并網(wǎng)發(fā)電一次成功。

自一九九八年三月開始實質性運轉至二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35．35kwh／t，累積發(fā)電量已達18677萬千瓦時，實現(xiàn)了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行，實現(xiàn)投產(chǎn)當年達產(chǎn)達標的可喜成績。在項目的生產(chǎn)管理上，充分吸收海螺集團多年來生產(chǎn)管理的先進經(jīng)驗，組織技術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)管理迅速走向科學化、制度化、規(guī)范化，由于管理科學、操作水平顯著，使系統(tǒng)產(chǎn)能發(fā)揮到設計能力的110％，為該項目的應用推廣打下了堅實的基礎。

四、項目的經(jīng)濟效益和社會效益

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

1、經(jīng)濟效益：

自發(fā)電機組正式并網(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、保護生態(tài)環(huán)境起著積極的促進作用。

五、該項目在海螺集團推廣應用的前景

通過水泥余熱發(fā)電項目在我廠的成功應用，充分說明新型干法水泥窯配套余熱發(fā)電裝置在技術上是完全可行的，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)定運行，相對水泥窯的運轉率可達95％左右，發(fā)電成本非常低，相對外購電價可節(jié)約大量的購電費用。所以該項技術的應用，既可降低水泥的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，又可以為國家節(jié)約大量的電能，減少環(huán)境污染，具有廣闊的推廣應用前景。

海螺集團作為中國建材行業(yè)的領頭羊，擁有多條日產(chǎn)5000t／d干法水泥生產(chǎn)線，201*年全集團水泥主業(yè)產(chǎn)銷量首次跨過1000萬噸大關，根據(jù)集團“十五”規(guī)劃目標和“雙跨”目標，在“十五”末，力爭形成4000萬噸水泥熟料生產(chǎn)能力、46萬噸化學建材產(chǎn)銷能力；目前集團擁有在運行和即將擴建多條4000t/d以上的水泥生產(chǎn)線，并積累了4000t/d水泥余熱發(fā)電配套裝置成功應用的經(jīng)驗，首條余熱發(fā)電示范項目運行成功后，近期在國內水泥行業(yè)進行推廣尚有難度。為將示范線盡快在國內水泥行業(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)濟效益，集團計劃將水泥余熱發(fā)電項目作為水泥產(chǎn)業(yè)新技術在全集團日產(chǎn)4000噸水泥生產(chǎn)線上進行推廣應用，在報請國家計委批準后，計劃在今年三月份將邀請日方專家來海螺集團就項目的實施進行可行性論證，討論示范項目推廣的具體方案。六、普及和推廣過程中存在的問題

水泥余熱發(fā)電示范項目在我廠建成投產(chǎn)近四年時間了；該示范項目在我國的普及和推廣工作的進展卻較為緩慢，據(jù)我們了解，很多水泥生產(chǎn)廠家來我廠對該示范項目的證實運轉狀況進行實地考察后，一致認為該技術的成功應用完全符合國家的相關產(chǎn)業(yè)政策，是二十一世紀的新技術產(chǎn)業(yè)，推廣應用的前景十分廣闊；但從日方提供的設備報價單上了解到，該套系統(tǒng)設備的初投資額較大，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。

若該項技術在我國的普及推廣應用具有實質性的進展，并很快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。需要國家在產(chǎn)業(yè)政策上予以適當?shù)姆龀帧Ｈ缭撌痉俄椖吭谖覐S的成功應用，說明日本國提供的水泥余熱發(fā)電技術是先進且成熟可靠的，一些關鍵技術在國際上具有領先水平，在實施應用過程中，一些關鍵設備仍需從日方進口，進口設備的關稅能否有政策上的優(yōu)惠；該項技術在我國水泥行業(yè)推廣應用，對提高我國的能源利用水平，保護環(huán)境起到積極的促進作用，發(fā)電機組必須通過并網(wǎng)才能保證供電質量，但發(fā)電機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)濟效益，相關電力行業(yè)是否有政策予以充分的支持。

必須大力推進低溫余熱發(fā)電技術的國產(chǎn)化，該技術在我國進行有效的推廣和應用，在保證系統(tǒng)運行可靠性的前提下，必須降低設備的造價，減少投資成本，最有效的手段是擴大國內分交設備范圍，除汽輪機及其控制系統(tǒng)、鍋爐汽包和集箱等關鍵設備外，其它設備均可考慮國內分交（包括日方設計中方制造），從而逐步實現(xiàn)該技術的國產(chǎn)化。

附：

余熱發(fā)電系統(tǒng)九八年零一年運行報告

一、運行業(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)運行持續(xù)高效穩(wěn)定，運行四年來，隨著操作人員技術水平的不斷提高，以及同窯操作員的協(xié)調性越來越好，鍋爐和發(fā)電機組運行平穩(wěn)，相對于窯的運轉率逐步提高。發(fā)電機的出力得到充分發(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29％，設備運轉率、運轉時間、相對窯運轉率、噸熟料發(fā)電量這幾項經(jīng)濟技術指標都有不同程度的提高和增加，請參見下倒圖表：

二、運行分析

1、從系統(tǒng)四年來運行業(yè)績中可以看出，余熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了持續(xù)、穩(wěn)定、安全、高效運行，尤其一九九八年，克服了系統(tǒng)設備運轉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)運行業(yè)績十分突出，噸熟料發(fā)電量和年發(fā)電量兩項技術指標都達到了設計水平的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，部門技術管理人員在優(yōu)化系統(tǒng)工藝參數(shù)、加強與窯系統(tǒng)的協(xié)調和合作上作了一些努力和工作，使發(fā)電機組基本上以滿負荷高效運行。

3、在對發(fā)電系統(tǒng)設備故障的處理和對系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況的應急措施方面，發(fā)電部門已經(jīng)積累了許多寶貴的經(jīng)驗和教訓，獲得了許多有益的嘗試和進步，如二O0一年發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)的PH鍋爐循環(huán)水泵機械密封件頻繁泄漏，導致發(fā)電機組被迫單爐運轉，發(fā)電量下挫的故障，部門領導、技術人員迅速及時進行故障原因分析；加強了鍋爐水質管理，同時對進口備件機械密封件用國內同類產(chǎn)品進行替代，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一步提高國產(chǎn)化率提供了很好的嘗試和范例。

三、運行中存在的問題

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。運行時間卻多1252小時，說明發(fā)電系統(tǒng)的運轉率雖然提高了，但發(fā)電機的有功出力較低，原因一是九九年三月份水泥系統(tǒng)的篦冷機經(jīng)過改造后，篦冷機用風量減少，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)漏風嚴重，同樣造成AQC爐出力不足，后經(jīng)過認真分析，在系統(tǒng)停機處理和水泥工藝做出適當調整后，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，同時技術人員和操作人員對事故預見性判斷能力仍需進一步提高。

表一

年份總發(fā)電量(萬kWh)運轉時間(h)相對窯運轉率(%)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%的廢氣余熱進行回收利用，通過余熱鍋爐、蒸汽管系、汽輪發(fā)電機等將熱能轉化為電能。（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入余熱鍋爐的熱水器加熱后進入汽包，汽包內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進行汽水分離,分離后的蒸汽進入過熱器加熱后產(chǎn)生過熱蒸汽通過主蒸汽管道進入汽輪機。

（三）汽輪機組成部分

汽輪機主要由汽輪機本體、調速系統(tǒng)、油系統(tǒng)及危急保安器等組成。（四）汽輪機的工作原理

過熱蒸汽通過主蒸汽管道進入汽輪機后，過熱蒸汽在汽輪機內不斷膨脹加速，高速流動的蒸汽沖轉汽輪機葉片，調速系統(tǒng)根據(jù)汽輪機負荷變化，自動增大或減少蒸汽進汽量，保持汽輪機在額定轉速（3000r/min）下穩(wěn)定運行。（五）電氣組成部分

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

高速轉動的汽輪機帶動發(fā)電機將機械能轉換為電能，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目監(jiān)理部

陶鴻秀

201*-10-

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