[水泥周]海螺川崎余熱發(fā)電技術(shù)介紹及推廣概況

中國水泥網(wǎng)信息中心 · 2010-03-24 00:00 留言

  在2010國際水泥周之第六屆純低溫余熱發(fā)電國際峰會上,安徽海螺川崎工程公司副總肖艷做了題為《海螺川崎余熱發(fā)電技術(shù)介紹及推廣概況》的報告,以下為報告全文:

  一、新型干法水泥生產(chǎn)線余熱資源的分析

  在新型干法水泥生產(chǎn)過程中,一般會產(chǎn)生兩路廢氣余熱:一路是窯頭余熱,指熟料在冷卻機內(nèi)冷卻而產(chǎn)生大量的熱空氣;另一路是窯尾余熱,指生料在預(yù)熱器內(nèi)與煙氣對流換熱,使得預(yù)熱器出口存在著大量的余熱煙氣。

  以5000t/d熟料生產(chǎn)線為例:

  以2500t/d熟料生產(chǎn)線為例:

  2、熟料生產(chǎn)線余熱資源的分析  

  表一:熟料煅燒過程中的熱耗分析

熟料線產(chǎn)能 單位 5000t/d 2500t/d 備注
熟料的形成熱 kj/kg-cl 1700 1720  
預(yù)期熱器出口熱焓 kj/kg-cl 736(320℃) 760(330℃) 可利用的 余熱資源
冷卻機排出的熱焓 kj/kg-cl 460(290℃) 573(310℃)
窯系統(tǒng)幅射熱損失 kj/kg-cl 200 220  
其它熱損失 kj/kg-cl 200 200  
系統(tǒng)總熱耗 kj/kg-cl 3296 3473  
燒成熱效率 % 51.58 49.52  
余熱占總熱耗比例 % 36.3 38.4  
熟料線的標(biāo)煤耗 kg/t-cl 112.6 118.7  

  表二:余熱資源的可利用率分析

熟料線產(chǎn)能 單位 5000t/d 2500t/d 備注
窯頭鍋爐入口熱焓 kj/kg-cl 460 573  
鍋爐出口煙氣熱焓 kj/kg-cl 136(86℃) 144(90℃)  
窯頭可利用熱焓 kj/kg-cl 324 429  
窯頭余熱利用率 % 70.44 74.8  
窯尾鍋爐入口熱焓 kj/kg-cl 736 760  
鍋爐出口煙氣熱焓 kj/kg-cl 450(200℃) 450(200℃)  
窯尾可利用熱焓 kj/kg-cl 286 310  
窯尾余熱利用率 % 38.9 40.8  

  3、熟料生產(chǎn)線余熱資源的特點:

  熟料生產(chǎn)線產(chǎn)生的余熱資源具有流量大、品位低、含塵濃度高的特點。

熟料線產(chǎn)能 單位 5000t/d (實際5500t/d) 2500t/d (實際2800t/d) 備注
窯頭鍋爐入口廢氣流量 ×104Nm3/h 22 11.6  
窯頭鍋爐入口廢氣溫度 360 360  
窯頭廢氣的含塵濃度 g/Nm3 30 30  
窯尾鍋爐入口廢氣流量 ×104Nm3/h 33.8 17  
窯頭鍋爐入口廢氣溫度 320 330  
窯頭廢氣的含塵濃度 g/Nm3 80 80  

 二、水泥余熱資源回收的必要性及需遵循的原則

  1、 余熱回收的必要性

  1)通過回收余熱可有效提高系統(tǒng)熱效率,節(jié)約能源;

內(nèi)  容 單位 5000t/d 2500t/d 備注
燒成系統(tǒng)原熱效率 % 51.58 49.52  
預(yù)熱器出口熱焓 kj/kg-cl 736(320℃) 760(330℃)  
窯尾余熱利用率 % 38.9 40.8  
窯尾可利用熱焓 kj/kg-cl 286 310  
冷卻機排出的熱焓 kj/kg-cl 460(290℃) 573(310℃)  
窯頭余熱利用率 % 70.44 74.8  
窯頭可利用熱焓 kj/kg-cl 324 429  
余熱利用的總熱焓 kj/kg-cl 610 739  
余熱回收后系統(tǒng)熱效率 % 70.1 70.8  

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 2)通過回收余熱可改善收塵設(shè)備的工況,對于環(huán)保有兩方面作用:

  窯頭鍋爐:鍋爐前設(shè)置了高效預(yù)收塵器,降低煙氣的粉塵濃度,大大改善了熟料線原收塵器的工況條件下;

  窯尾鍋爐:采用臥式窯尾鍋爐,其前置式灰斗結(jié)構(gòu)及高效振打除塵方式,大大降低了鍋爐出口煙氣的含塵濃度;

  2、余熱回收需遵循的原則。余熱回收既要保證在滿足水泥生產(chǎn)工藝自身余熱需要、不影響水泥窯的熱工操作、不增加水泥熟料燒成熱耗及電耗的前提下,最大限度的回收利用余熱資源;又要合理梯級利用不同品位余熱,充分發(fā)揮余熱的作功能力。

  三、海螺川崎余熱發(fā)電的技術(shù)特點及技術(shù)指標(biāo)

  1、技術(shù)特點

  1)適應(yīng)性強:針對水泥窯生產(chǎn)過程中工藝狀況的波動,采用了閃蒸熱力系統(tǒng)技術(shù),較好地解決了與水泥工藝狀況波動的適應(yīng)性,譬如:窯頭煙溫出現(xiàn)較大波動時,利用閃蒸器,通過自動調(diào)整鍋爐給水流量,將最大限度的回收余熱,提高系統(tǒng)的熱回收效率,確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

  2)熱回收效率高:根據(jù)窯尾廢氣資源的特性,設(shè)計了窯尾臥式余熱鍋爐,良好解決了粉塵在受熱面上的附著問題,提高了鍋爐的換熱效率;同時在鍋爐蒸發(fā)器的設(shè)計中應(yīng)用了具有世界領(lǐng)先技術(shù)的計算軟件,對蒸發(fā)器下降管中設(shè)置的節(jié)流孔板孔徑進行精確計算,實現(xiàn)各蒸發(fā)段給水流速的調(diào)節(jié),保證了受熱面內(nèi)的水動力特性。在除塵方面也有出色的表現(xiàn),入風(fēng)口設(shè)置導(dǎo)流板及前置式灰斗,實現(xiàn)預(yù)除塵和煙氣均布;受熱面立面布置,不易積灰。

  3)換熱效率高

  廢氣與過熱蒸汽的傳熱端差只10-15℃,受熱面設(shè)計合理,傳熱效率高;蒸發(fā)器下降管設(shè)置節(jié)流孔板,調(diào)節(jié)各段的給水流速,保證受熱面內(nèi)的水動力特性。

  4)設(shè)計理念先進

  針對水泥余熱資源的特點:廢氣流量大,品位低,含塵濃度高,在滿足水泥工藝正常運行的前提下,最大限度的回收余熱,即堅持“以熱定電”的設(shè)計理念。

  熱力參數(shù)的選擇:如熟料生產(chǎn)線原料磨為管磨,要求原料的烘干溫度≥230℃,PH鍋爐的出口溫度為220℃,鍋爐的設(shè)計壓力將提高到1.6MPa;而熟料生產(chǎn)線原料磨為立磨,原料的烘干溫度只需200℃左右,PH鍋爐的出口溫度設(shè)計為195℃,鍋爐的設(shè)計壓力為0.789MPa。

  非標(biāo)汽輪機的開發(fā):通流部分采用全三維通流設(shè)計的汽輪機內(nèi)效率普遍達到82%以上,比采用常規(guī)通流設(shè)計效率要高出4%~5%左右,即在同等進汽條件下,發(fā)電量會增加4~5%,達到國際先進水平。其重點技術(shù)在于隔板采用焊接結(jié)構(gòu),確保靜葉喉部面積、葉片高度、安裝角滿足設(shè)計要求;動葉帶圍帶整圈聯(lián)接,振動應(yīng)力小,運行安全可靠;通流子午面光順,具有更高的流動效率;新一代梳齒式汽封,以特有的擾流作用,最大限度的減少漏汽;葉片型線優(yōu)化設(shè)計,確保汽輪機在大范圍變工況時具有較高的效率;彎扭聯(lián)合成型靜葉柵設(shè)計,比直葉片損失降低25%以上,提高汽輪機的級效率。

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  5)可靠性好

  自行開發(fā)的智能化集散控制系統(tǒng),操作穩(wěn)定可靠,勞動生產(chǎn)率高。如:DCS系統(tǒng)設(shè)置了多個PID自動控制回路等

  6)接口技術(shù)方合理

  根據(jù)對新型干法水泥工藝系統(tǒng)的認(rèn)識理解,在余熱發(fā)電系統(tǒng)與水泥工藝系統(tǒng)的接口中,根據(jù)不同的工藝裝備,不同的能耗指標(biāo)來確定合理取風(fēng)位置,“量身定做”,避免取高溫風(fēng)與二、三次風(fēng)搶風(fēng),增加煤耗,取到的風(fēng)溫過低,余熱回收效率低。確保發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)與水泥窯系統(tǒng)的有機結(jié)合。

  2、典型生產(chǎn)線余熱發(fā)電的技術(shù)指標(biāo)、節(jié)能環(huán)保效益

熟料線產(chǎn)能 單位 5000t/d (實際5500t/d) 2500t/d (實際2800t/d)

備注

設(shè)計發(fā)電量 MW 9 4.5  
相對窯的運轉(zhuǎn)率 % ≥95 ≥95  
站用電率 % ≤7 ≤7  
噸熟料發(fā)電量 kWh/t 39.3 38.6  
年發(fā)電量 萬度 6840 3420 年運轉(zhuǎn)7600小時
年創(chuàng)經(jīng)濟效益 萬元 3180 1590 0.5元/度
年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 萬噸 2.46 1.23 360克標(biāo)煤/度
年減少CO2排放量 萬噸 6.29 3.15  

  按煙煤二氧化碳排放系數(shù)87.41t-CO2/TJ計(資料來源:《中國溫室氣體減排技術(shù)選擇及對策評價》)

  四、技術(shù)優(yōu)勢在工程中的具體體現(xiàn)

  1、安全性、高效性、環(huán)保性

  首先,安全性方面該技術(shù)采用的是PID控制回路作用于氣動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)自動調(diào)節(jié),響應(yīng)速度快,調(diào)節(jié)精度高,抗干擾能力強;自行開發(fā)的DCS集散控制系統(tǒng),實現(xiàn)過程和邏輯控制,設(shè)置完善的報警和保護程序,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行;當(dāng)水泥窯工況波動時,閃蒸熱力系統(tǒng)通過自動調(diào)整鍋爐給水流量,避免熱力系統(tǒng)“汽塞”事故發(fā)生。

  第二點是高效性,體現(xiàn)在三個技術(shù)層面上,閃蒸熱力系統(tǒng)技術(shù),對水泥窯不穩(wěn)定廢氣資源的適應(yīng)性強,當(dāng)窯工藝狀況波動時,可最大限度的回收余熱;高效余熱鍋爐,針對水泥余熱資源的特點,合理設(shè)計,換熱效率高;高效汽輪機,通流部分全三維優(yōu)化設(shè)計,提高汽輪機內(nèi)效率。

  第三點突出在環(huán)保性方面,通過對主蒸汽完全旁路設(shè)計,不對外損失排放,節(jié)約水資源,降低噪音;鍋爐水、化學(xué)水有組織達標(biāo)排放;對噪音的控制措施:鍋爐汽包、主蒸汽管道排空處均設(shè)置消音器。

  2、工程服務(wù)體系、管控目標(biāo)、技術(shù)服務(wù)

  服務(wù)體系可分為三級管理體系,包括公司、工程部、項目部;以及四位一體方式,包括工程、設(shè)計、成套、品質(zhì)。

  管控目標(biāo)則體現(xiàn)在安全、質(zhì)量、進度三個方面,對于安全,要求重大安全事故為零;質(zhì)量上強調(diào)符合國家標(biāo)準(zhǔn),讓用戶滿意;進度上需嚴(yán)格履行合同。

  技術(shù)服務(wù)依托海螺集團的優(yōu)勢,建立了各種熟料生產(chǎn)線組合的發(fā)電培訓(xùn)基地,為業(yè)主提供水泥生產(chǎn)和余熱發(fā)電的操作、管理等全方位的技術(shù)服務(wù),使“以窯為主,四操合一”的操作思想落到實處。

  五、技術(shù)成果、工程業(yè)績

  至目前,我公司已獲得實用型專利 10項,進入實審階段專利4項

  工程業(yè)績

  發(fā)電機組已經(jīng)建有112臺套,水泥生產(chǎn)線160條,總裝機容量1480MW;已建成機組65臺套,裝機容量998MW;并且在泰國、巴基斯坦及國內(nèi)22個省、市、自治區(qū)分布。

  在節(jié)能環(huán)保效益也取得了良好的成績,全部投運后,每年可發(fā)電約112.48億度,按照火力發(fā)電同口徑計算,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約405萬噸,減排二氧化碳約1037萬噸。

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