純低溫水泥窯余熱鍋爐研發(fā)介紹
公司占地面積27萬(wàn)平方米，其中建筑面積14萬(wàn)平方米，注冊(cè)資本12000萬(wàn)元，現(xiàn)有員工1300余名，其中專業(yè)技術(shù)人員400余名。
公司是國(guó)家重點(diǎn)高新企業(yè)、國(guó)家CAD應(yīng)用工程示范企業(yè)、國(guó)家水煤漿鍋爐研究設(shè)計(jì)制造基地和浙江省環(huán)保產(chǎn)業(yè)基地。
公司持有美國(guó)ASME S＆U鋼印授權(quán)證書，國(guó)內(nèi)最高等級(jí)的A級(jí)鍋爐制造許可證和三類壓力容器設(shè)計(jì)、制造許可證，1996年通過(guò)德國(guó)TüV公司ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。另外，公司還裝備了一批具有國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的制造設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備，加上完善的質(zhì)量保證體系，有效地保證了公司的產(chǎn)品質(zhì)量。
公司長(zhǎng)期致力于高新技術(shù)的應(yīng)用和新產(chǎn)品的開發(fā)，自八十年代以來(lái)，采取“以自主開發(fā)為主，技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)為輔”的方式，開發(fā)了一大批在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新產(chǎn)品。在自主開發(fā)的基礎(chǔ)上，公司先后與美國(guó)、日本、法國(guó)、荷蘭、芬蘭、丹麥等國(guó)的多家著名公司和中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)著名院校廣泛合作，研制、開發(fā)新產(chǎn)品，加快引進(jìn)技術(shù)的消化吸收工作，使企業(yè)的技術(shù)水平與世界先進(jìn)技術(shù)水平的差距逐漸縮小，并在國(guó)內(nèi)日趨處于領(lǐng)先地位。
公司從上個(gè)世紀(jì)70年代就開始致力于中低溫余熱資源回收利用技術(shù)的研究和新產(chǎn)品的開發(fā)，七十年代后期，公司成功研制了中低溫余熱鍋爐的高效換熱元件及其關(guān)鍵非標(biāo)繞制設(shè)備；八十年代初建成大型傳熱風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)螺旋鰭片管的熱力和阻力特性研究，獲得了可普遍應(yīng)用的熱力和阻力計(jì)算準(zhǔn)則方程式及其它研究結(jié)果，并通過(guò)了專家鑒定，為中低溫余熱鍋爐產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了條件。
公司中低溫余熱鍋爐系列產(chǎn)品，以燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐和水泥窯余熱鍋爐為典型代表。下面重點(diǎn)介紹公司水泥窯余熱鍋爐技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)情況。
一、我國(guó)水泥工業(yè)能源利用現(xiàn)狀及節(jié)能新技術(shù)
水泥工業(yè)是能源和原材料密集性產(chǎn)業(yè)，水泥生產(chǎn)幾乎完全依靠煤炭、電力及礦產(chǎn)資源，并產(chǎn)生大量的廢氣，其中CO2的排放量占到了我國(guó)CO2總排放量的20％，其能源和環(huán)保的壓力是非常大的。2003年我國(guó)水泥總產(chǎn)量8.63億噸，能源總耗量為1.45億噸標(biāo)煤。
目前新型干法水泥生產(chǎn)線已使單位水泥熟料的熱耗大幅下降，但其窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器仍排放了大量350℃以下的中低溫廢氣，其熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的30％以上?；厥掌渲械牡蜏赜酂釓亩M(jìn)一步降低水泥生產(chǎn)能耗是我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)目前迫切需要的節(jié)能、提效、環(huán)保的新技術(shù)。
目前國(guó)內(nèi)針對(duì)新型干法窯的余熱利用技術(shù)主要采用補(bǔ)燃電站和純低溫余熱電站方式，其中純低溫余熱利用由于其卓越的環(huán)保效果，已被越來(lái)越多的各界人士所重視，同時(shí)由于其適宜的造價(jià)、極低的運(yùn)行費(fèi)用、超長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，受到了越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)人士的贊同，水泥窯純余熱發(fā)電必將成大多數(shù)水泥企業(yè)余熱利用的首選。
目前新型干法預(yù)分解窯的規(guī)模估計(jì)已達(dá)3億噸/年，其直接排掉的熱量損失達(dá)到6×1011Kcal，如全部采用純余熱發(fā)電，其總裝機(jī)將達(dá)到100萬(wàn)KW，年供電量至少60億KWh，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤230萬(wàn)噸，可減少CO2排放量約316萬(wàn)噸，大大減少對(duì)環(huán)境的空氣污染和溫室效應(yīng)。
二、杭鍋在水泥余熱利用上的技術(shù)研發(fā)
八十年代中期，我國(guó)政府邀請(qǐng)三菱重工對(duì)杭鍋進(jìn)行余熱鍋爐技術(shù)診斷，借此機(jī)會(huì)，工程技術(shù)人員參觀了日本各行業(yè)余熱發(fā)電工程，與日方技術(shù)人員進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流，了解了水泥窯AQC余熱鍋爐的工作原理，并首次接觸了振打清灰技術(shù)。九十年代初，公司與西方發(fā)達(dá)國(guó)家多家著名鍋爐工程公司在各行業(yè)余熱資源回收利用技術(shù)進(jìn)行了密切的合作，制造了一大批具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，如大型硫酸余熱爐、有色冶金閃爍爐等，對(duì)振打技術(shù)有了深刻的理解。
公司長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐的研究，除自行開發(fā)了國(guó)內(nèi)最高等級(jí)的9E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐，還引進(jìn)了代表當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平的9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐全套技術(shù)，包括所有計(jì)算程序，為了擴(kuò)大生產(chǎn)能力，從日本引進(jìn)了兩條先進(jìn)的螺旋鰭片管生產(chǎn)線，為中低溫余熱的回收利用技術(shù)開發(fā)和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。
對(duì)水泥窯余熱鍋爐而言，最大的難題是如何應(yīng)對(duì)煙氣的低品位和高灰份。因?yàn)榈推肺灰馕吨薮蟮膿Q熱面積，只有降低了受熱面成本才能提供高性價(jià)比的產(chǎn)品;而高灰份帶來(lái)的是受熱面的磨損和粉塵附著造成傳熱性能降低，甚至惡性堵灰事故造成可靠性降低。對(duì)于窯頭AQC我們的解決之道是采用先進(jìn)的擴(kuò)展受熱面即螺旋鰭片管，對(duì)于窯尾SP我們的解決方法是采用機(jī)械振打清灰技術(shù)，這樣可以有效的解決磨損和積灰問(wèn)題，并有效的提高傳熱效率。
正是基于這些技術(shù)的積累，公司在2002年成功研發(fā)并制造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純低溫余熱鍋爐。
三、杭鍋水泥窯純低溫余熱鍋爐應(yīng)用實(shí)例
目前國(guó)內(nèi)在役的水泥窯純低溫余熱電站據(jù)我們所知共有四套，分別安裝于安徽寧國(guó)水泥廠、江西水泥廠、上海金山水泥廠、廣西柳州水泥廠。公司自行開發(fā)、制造了金山水泥廠的余熱鍋爐，還與法國(guó)ALSTOM公司合作生產(chǎn)了柳泥余熱鍋爐。
公司在2002年對(duì)上海金山水泥廠日產(chǎn)1350噸的水泥生產(chǎn)線進(jìn)行了余熱發(fā)電技術(shù)改造，項(xiàng)目裝機(jī)容量2500KW，設(shè)計(jì)發(fā)電能力1800 KWh。經(jīng)過(guò)一年半的運(yùn)行，主要設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)都運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際平均發(fā)電能力超過(guò)2000KWh，年發(fā)電量為1400萬(wàn)KWh，噸熟料發(fā)電能力約35KWh，同時(shí)窯的熟料產(chǎn)量還有所增加。這是國(guó)內(nèi)第一套達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的國(guó)產(chǎn)化水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。之所以取得如此效果，與電站的核心設(shè)備—余熱鍋爐的良好性能和很高的運(yùn)轉(zhuǎn)率是分不開的。
鍋爐規(guī)范如下表：
| 項(xiàng)目名稱 | 單位 | 設(shè)計(jì)參數(shù) | ||
| SP鍋爐 | AQC鍋爐 | |||
| 廢氣參數(shù) | 廢氣流量 | Nm3/h | 95000 | 50000 |
| 進(jìn)口溫度 | ℃ | 390 | 350 | |
| 出口溫度 | ℃ | 228 | 90 | |
| 廢氣含塵量 | Nm3/h | 100 | 30 | |
| 鍋爐參數(shù) | 型 號(hào) | QC95/390－9－1.6/300 | QC50/350－3（1）－1.6（0.25）/300（150） | |
| 蒸發(fā)量 | t/hp | 9 | 3（1） | |
| 蒸汽出口壓力 | Mpa | 1.6 | 1.6（0.25） | |
| 蒸汽出口溫度 | ℃ | 300 | 300（150） | |
| 煙氣阻力 | Pa | 753 | 594 | |
SP鍋爐采用自然循環(huán)的立式結(jié)構(gòu)，煙氣自上而下分別沖刷過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，氣流方向與粉塵沉降方向一致，每級(jí)受熱面上均設(shè)置機(jī)械振打除灰裝置。
AQC鍋爐采用立式結(jié)構(gòu)，整個(gè)鍋爐分兩個(gè)壓力單元，1.6MPa為主汽段，0.25 MPa為補(bǔ)汽段，省煤器出水分別供給SP鍋爐蒸發(fā)器和AQC鍋爐高低壓蒸發(fā)器。鍋爐每段受熱面為管箱式結(jié)構(gòu)可整體出廠，其受熱面采用鰭片管。
四、杭鍋水泥窯低溫余熱鍋爐展望
水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)符合國(guó)家能源政策、環(huán)保政策，符合可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策，必將在全國(guó)新型干法窯中大力推廣。
水泥窯純低溫余熱發(fā)電是個(gè)系統(tǒng)工程，不但要考慮發(fā)電系統(tǒng)的安全高效，更要保證整個(gè)窯燒成系統(tǒng)的可靠性，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)和鍋爐、汽輪機(jī)、配套輔機(jī)等的配合、合作十分重要，杭鍋將與各行專家一起共同研究、發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)，使之達(dá)到國(guó)際水平。
自成功開發(fā)上海項(xiàng)目后，該項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品也得到了用戶的認(rèn)可。我們?cè)诳偨Y(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合其相關(guān)前沿技術(shù)基礎(chǔ)上，正在開發(fā)更大容量、更高參數(shù)、更成熟可靠的新產(chǎn)品，目前，公司已承接了多套1500t/d、2500t/d及5000t/d水泥窯生產(chǎn)線的純低溫余熱發(fā)電鍋爐項(xiàng)目，使之形成產(chǎn)品的系列化。
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