水泥厂余热发电
宁国水泥厂水泥窑余热发电项目总结报告
安徽宁国水泥厂
一、前言
一九九五年八月，日本国新能源产业技术综合开发机构（NEDO）与中国国家计委、国家建材局签订了水泥余热发电设备示范事业基本协定书，由日方无偿提供一套先进且成熟可靠的低温余热发电技术和设备用于中国现有水泥厂，通过科学论证和国内外专家的实地考察，日方提供的这套设备安装在宁国水泥厂4000t/d水泥生产线上，发电机装机容量为6480kw，设计年发电量为4087x10000kwh，吨熟料发电能力为3307kwh／t。
二、余热发电项目的主要技术特点
水泥厂余热资源的特点是：流量大，品位低。以宁国水泥厂4O00t/d生产线为例，PH（预热器）和、AQC（冷却机）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分废气用来烘干燃煤和原料。
针对上述余热资源的特点，在热力系统的设计上采取以下技术措施：
1、采用减速式两点混汽式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电；
2、设置具有专利技术的余热锅炉，能够充分利用余热资源；
3、应用热水闪蒸技术，设置一台高压用蒸器和一台低压闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽混入汽轮机做功；
4、由于PH出口废气还要用于原料烘干，所以PH锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，从而使出炉烟温达250℃，仍可用于原料烘干；
5、AQC锅炉设计为立式自然循环锅炉，带汽包，烟气自上而下通过锅炉。锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器，由于废气粉尘为熟料颗粒，粘附性不强，除尘方式采用自然沉降；另外为增大换热面积，强化换热效果，AQC锅炉的传热管设计为螺旋翅片管。PH锅炉采用卧式强制循环锅炉，带汽包，设蒸发器和过热器，烟气在管外水平流动，受热面为蛇彩光管，设置机械振打装置来解决废气的粉尘附着问题。
再者，整个余热发电系统采用先进的DCS集散控制系统，系统的操作简便可靠，并设有完善的报警和保护程序，使整个发电工艺系统能够长期稳定运行。
上述关键技术的解决，为保证系统设计的可靠性、合理性起到重要作用。较好地解决了制约我国纯低温水泥余热发电技术水平提高的瓶颈问题，以上技术在宁国水泥厂余热发电系统成功应用，在国内处于领先水平，并且达到国际先进水平。
三、项目的建成和运转实绩
项目于一九九六年十月十八日破土动工，一九九八年一月十四日实现两台锅炉通汽煮炉，随后顺利完成了蒸汽吹管，汽轮机冲动和升速，汽轮机保护动作实验等一系列工作，同年二月八日发电机组并网发电一次成功。
自一九九八年三月开始实质性运转至二OO一年底，从统计数据表明，平均吨熟料发电量已达35．35kwh／t，累积发电量已达18677万千瓦时，实现了系统安全、稳定、高效运行，实现投产当年达产达标的可喜成绩。在项目的生产管理上，充分吸收海螺集团多年来生产管理的先进经验，组织技术管理人员及时编写了一系列规章制度和安全操作规程，使余热发电系统的生产管理迅速走向科学化、制度化、规范化，由于管理科学、操作水平显著，使系统产能发挥到设计能力的110％，为该项目的应用推广打下了坚实的基础。
四、项目的经济效益和社会效益
水泥余热发电项目的建成并网发电，标志着中日两国在能源环境国际合作中结出丰硕成果，它不仅在全国起着示范作用，同时也给海螺集团创造了巨大的经济效益和深远的社会效益，成为海螺集团新的、稳定的经济增长点。
1、经济效益：
自发电机组正式并网以来，截止到二OO一年十二月三十一日，发电机输出有功功率累计为18677万千瓦时，按本地区现行综合电价0．50元／kwh计算，创产值9338万元。2、社会效益：
水泥余热发电项目完全利用水泥生产过程中产生的废气余热作为热源，整个工艺过程不烧一克煤，对环境不造成污染。
从能源利用率的角度来讲，水泥生产过程中消耗的能源有效利用率仅为60％，其余40％的能量随废气排放到大气中，余热发电建成后，可将排放掉的38％的废气余热进行回收，使工厂的能源利用率提高到95％以上，为工厂的可持续发展创造了有利条件。
从环境保护角度来讲，减少了二氧化碳的排放量。众所周知火力发电是燃煤发电，在电力生产过程中要产生大量的二氧化碳，按发电机组截止到二00一年底累计发电量18677万千瓦时来计算，共减少二氧化碳的排放量总计为140885吨，这对减少温室效应、保护生态环境起着积极的促进作用。
五、该项目在海螺集团推广应用的前景
通过水泥余热发电项目在我厂的成功应用，充分说明新型干法水泥窑配套余热发电装置在技术上是完全可行的，它充分利用了水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，每吨熟料可回收30~40kwh的电能，并且该系统能够长期稳定运行，相对水泥窑的运转率可达95％左右，发电成本非常低，相对外购电价可节约大量的购电费用。所以该项技术的应用，既可降低水泥的生产成本，提高企业的经济效益，又可以为国家节约大量的电能，减少环境污染，具有广阔的推广应用前景。
海螺集团作为中国建材行业的领头羊，拥有多条日产5000t／d干法水泥生产线，201*年全集团水泥主业产销量首次跨过1000万吨大关，根据集团“十五”规划目标和“双跨”目标，在“十五”末，力争形成4000万吨水泥熟料生产能力、46万吨化学建材产销能力；目前集团拥有在运行和即将扩建多条4000t/d以上的水泥生产线，并积累了4000t/d水泥余热发电配套装置成功应用的经验，首条余热发电示范项目运行成功后，近期在国内水泥行业进行推广尚有难度。为将示范线尽快在国内水泥行业得到推广，减少大气有害气体排放，回收利用热能和提高企业经济效益，集团计划将水泥余热发电项目作为水泥产业新技术在全集团日产4000吨水泥生产线上进行推广应用，在报请国家计委批准后，计划在今年三月份将邀请日方专家来海螺集团就项目的实施进行可行性论证，讨论示范项目推广的具体方案。六、普及和推广过程中存在的问题
水泥余热发电示范项目在我厂建成投产近四年时间了；该示范项目在我国的普及和推广工作的进展却较为缓慢，据我们了解，很多水泥生产厂家来我厂对该示范项目的证实运转状况进行实地考察后，一致认为该技术的成功应用完全符合国家的相关产业政策，是二十一世纪的新技术产业，推广应用的前景十分广阔；但从日方提供的设备报价单上了解到，该套系统设备的初投资额较大，再者，由于我国的行业分割，系统建成投产后，能否得到相关电力行业的充分支持，因而不能迅速做出投资决策。
若该项技术在我国的普及推广应用具有实质性的进展，并很快实现产业化。需要国家在产业政策上予以适当的扶持。如该示范项目在我厂的成功应用，说明日本国提供的水泥余热发电技术是先进且成熟可靠的，一些关键技术在国际上具有领先水平，在实施应用过程中，一些关键设备仍需从日方进口，进口设备的关税能否有政策上的优惠；该项技术在我国水泥行业推广应用，对提高我国的能源利用水平，保护环境起到积极的促进作用，发电机组必须通过并网才能保证供电质量，但发电机组的输出电力工厂自发自用，即“并网不上网”，确保工厂的经济效益，相关电力行业是否有政策予以充分的支持。
必须大力推进低温余热发电技术的国产化，该技术在我国进行有效的推广和应用，在保证系统运行可靠性的前提下，必须降低设备的造价，减少投资成本，最有效的手段是扩大国内分交设备范围，除汽轮机及其控制系统、锅炉汽包和集箱等关键设备外，其它设备均可考虑国内分交（包括日方设计中方制造），从而逐步实现该技术的国产化。
附：
余热发电系统九八年零一年运行报告
一、运行业绩
余热发电系统于一九九八年三月一次并网发电成功。正式投产后系统运行持续高效稳定，运行四年来，随着操作人员技术水平的不断提高，以及同窑操作员的协调性越来越好，锅炉和发电机组运行平稳，相对于窑的运转率逐步提高。发电机的出力得到充分发挥，从九九年发电量4108万千瓦时到201*年总发电量的5294万千瓦时，年增加发电量1188万千瓦时，提升幅度达29％，设备运转率、运转时间、相对窑运转率、吨熟料发电量这几项经济技术指标都有不同程度的提高和增加，请参见下倒图表：
二、运行分析
1、从系统四年来运行业绩中可以看出，余热发电系统已经实现了持续、稳定、安全、高效运行，尤其一九九八年，克服了系统设备运转初期的磨合以及窑系统工况的不稳定所带来的困难，九八年从三月初的试发电至年底，全年共发电4106万千瓦时，取得了良好的开端。
2、二000年、二OO一年这两年，发电系统运行业绩十分突出，吨熟料发电量和年发电量两项技术指标都达到了设计水平的110%和128%，说明系统操作人员已经掌握了驾驭这套系统的能力，部门技术管理人员在优化系统工艺参数、加强与窑系统的协调和合作上作了一些努力和工作，使发电机组基本上以满负荷高效运行。
3、在对发电系统设备故障的处理和对系统出现异常状况的应急措施方面，发电部门已经积累了许多宝贵的经验和教训，获得了许多有益的尝试和进步，如二O0一年发电系统出现的PH锅炉循环水泵机械密封件频繁泄漏，导致发电机组被迫单炉运转，发电量下挫的故障，部门领导、技术人员迅速及时进行故障原因分析；加强了锅炉水质管理，同时对进口备件机械密封件用国内同类产品进行替代，取得了很好的效果，这也给发电部门在备品备件管理上如何进一步提高国产化率提供了很好的尝试和范例。
三、运行中存在的问题
l、九九年全年发电量较低，相比九八年只多发电2．2万千瓦时。运行时间却多1252小时，说明发电系统的运转率虽然提高了，但发电机的有功出力较低，原因一是九九年三月份水泥系统的篦冷机经过改造后，篦冷机用风量减少，AQC炉废气流量减少，AQC炉出力不足；原因二是AQC炉废气旁路挡板其中一阀板脱落，且发现不及时，造成系统漏风严重，同样造成AQC炉出力不足，后经过认真分析，在系统停机处理和水泥工艺做出适当调整后，余热发电系统状况便日趋正常。
2、二OO一年六月发电系统AQC锅炉出现了过热器传热管受高速含尘烟气的冲刷与磨损，导致穿孔、破管的事故发生，事故发生后，采取了积极的处理措施，从根本上消除了系统配套设计中存在的不足，即传热管的防磨损措施考虑的不完善，同时技术人员和操作人员对事故预见性判断能力仍需进一步提高。
表一
年份总发电量(万kWh)运转时间(h)相对窑运转率(%)吨熟料发电量(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
扩展阅读：水泥厂余热发电简述
水泥厂余热发电简述（投稿）
水泥厂对水泥生产过程中排放到大气中熟料烧成系统热耗30%的废气余热进行回收利用，通过余热锅炉、蒸汽管系、汽轮发电机等将热能转化为电能。（一）余热锅炉组成部分
余热锅炉主要由锅炉钢架、热水器、蒸发器、过热器、汽包等组成。（二）余热锅炉工艺流程
经过水处理产生的软化水通过给水泵管系进入余热锅炉的热水器加热后进入汽包，汽包内的水通过汽包下降管分配到蒸发器再次加热产生汽水混合物后回到汽包内进行汽水分离,分离后的蒸汽进入过热器加热后产生过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机。
（三）汽轮机组成部分
汽轮机主要由汽轮机本体、调速系统、油系统及危急保安器等组成。（四）汽轮机的工作原理
过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机后，过热蒸汽在汽轮机内不断膨胀加速，高速流动的蒸汽冲转汽轮机叶片，调速系统根据汽轮机负荷变化，自动增大或减少蒸汽进汽量，保持汽轮机在额定转速（3000r/min）下稳定运行。（五）电气组成部分
电气部分由发电机、高、低压配电装置、综合保护、自动化系统组成。（六）发电机工作流程
高速转动的汽轮机带动发电机将机械能转换为电能，然后通过高、低压配电装置分配电能至各用户单位。
东方希望重庆水泥有限公司项目监理部
陶鸿秀
201*-10-
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