【正文】 煙氣余熱 資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 2 — 將達(dá)到 500 多萬(wàn)噸 ,其中普通硅鐵 70 萬(wàn)噸、特種硅鐵 5 萬(wàn)噸、工業(yè)硅 20萬(wàn)噸、硅錳 15 萬(wàn)噸、碳化硅 1 萬(wàn)噸、硅微粉 10 萬(wàn)噸、電石 100 萬(wàn)噸、氧化鋁 80 萬(wàn)噸、電解鋁 40 萬(wàn)噸、水泥熟料 155 萬(wàn)噸。把優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，必須堅(jiān)持“科技是第一生產(chǎn)力”的思想，只有在我國(guó)高載能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不斷地探索、創(chuàng)新 ， 搶占技術(shù)制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突圍，才能提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。為實(shí)現(xiàn)《規(guī)劃》目標(biāo)，國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)了十大重點(diǎn)節(jié)能工程。 冶金 工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，也是高耗能、高污染工業(yè)。因此，節(jié)能降耗 將 是 冶金 工業(yè)長(zhǎng)期 發(fā)展 的戰(zhàn)略任務(wù)。到了 90 年代，特別是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略成為世界潮流的近幾年，源頭預(yù) 防和全過(guò)程治理替代末端治理成為國(guó)家環(huán)境與發(fā)展政策的真正主流，人們?cè)诓粩嗵剿骱涂偨Y(jié)的基礎(chǔ)上，提出以資源利用最大化和污染排放最小化為主線，逐漸將清潔生產(chǎn)、資源綜合利用、生態(tài)設(shè)計(jì)和可持續(xù)消費(fèi)等融為一套系統(tǒng)的鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 4 — 循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。 而利用日益成熟的低溫余熱 發(fā)電 技術(shù)，可大量回收和充分利用 冶金 工業(yè) 中 的 低溫廢氣余熱， 提高 冶金 工業(yè) 的整體資源利用水平， 此項(xiàng)技術(shù)必將成為 冶金 工業(yè)節(jié)能降耗的有效途徑之一。 理想的 CDM 項(xiàng)目 為了應(yīng)對(duì)溫室氣體排放對(duì)全球氣候變化帶來(lái)的嚴(yán)重影響， 近 20 多年來(lái)，人類社會(huì)進(jìn)行了持續(xù)不懈的努力?！毒┒甲h定書(shū)》所 設(shè)計(jì)的 CDM 包含雙重目的：幫助發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；幫助發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)其減限排承諾。在全球范圍內(nèi)，無(wú)論在哪里進(jìn)行減排，效果都是一樣 的，但在發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)減排所需的成本與難度相對(duì)更低一些。 項(xiàng)目的技術(shù) 支持 條件 國(guó)外純低溫余熱發(fā)電技術(shù)從六十年代末期即開(kāi)始研制，到七十年代鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 6 — 中期，無(wú)論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實(shí)用階段。預(yù)計(jì)項(xiàng)目投產(chǎn)三年后便可收回前期投入的全部成本。 近年來(lái)， 隨著國(guó)內(nèi)低參數(shù)、多級(jí)進(jìn)汽 、 飽和 進(jìn)汽 式 汽輪機(jī)的開(kāi)發(fā)成功（ 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院 聯(lián)合有關(guān)汽輪機(jī)制造廠開(kāi)發(fā)、制造），國(guó)產(chǎn)裝備的純中、低溫余熱電站 已 進(jìn)入了成熟階段，采用中、低品位余熱動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)械的純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有更顯著的節(jié)能效果。 工程總投資約 2200 萬(wàn) 元 （部分設(shè)施利舊） 。 上世紀(jì) 80 年代中期，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院 有限公司 （簡(jiǎn)稱“ TCDRI”） 率先 開(kāi)展了 利用水泥廠廢 氣余 熱進(jìn)行發(fā)電的研究。 2020 年 7 月 9 日，中國(guó)中材集團(tuán)經(jīng)過(guò)精心的前期準(zhǔn)備，聯(lián)合戰(zhàn)略投資者共同簽署了 “ 天津能達(dá)技術(shù)發(fā)展有限公司增資協(xié)議 ” ，公司注冊(cè)資本增加至 3 億元，公司名稱變更為 “ 中材節(jié)能發(fā)展有限公司 ” 。注冊(cè)資本 3 億元 。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司的市場(chǎng)區(qū)域已經(jīng)開(kāi)始 向全球擴(kuò)展， 2020 年 1月 15 日與 “ 泰水泥 SAIM” 簽訂 了 3 條水泥生產(chǎn)線 的 純低溫余熱發(fā)電工程項(xiàng)目總承包合同，全部采用本公司技術(shù)產(chǎn)品 或國(guó)產(chǎn)裝備 ，成為中國(guó)首家向國(guó)外出口該類技術(shù)的企業(yè)。 截止 2020 年 3 月 底，由 TCDRI 改組的“ 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司 ”已經(jīng)完成和正在建設(shè)中的國(guó)內(nèi)外純低溫余熱發(fā)電的投資項(xiàng)目（ BOT）、合同能源管理項(xiàng)目（ EMC）、工程總承包項(xiàng)目（ EPC 或 EP）、工程設(shè)計(jì)和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目涉及近 130 個(gè)水泥工廠的近 160 條水泥生產(chǎn)線，總裝機(jī)容量近 800MW，為我國(guó)乃至世界的節(jié)能減排事業(yè)作出了卓越貢獻(xiàn)！ 以上 這些余熱電站的相繼建成及投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)中、低溫余熱發(fā)鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 9 — 電技術(shù)已經(jīng)成熟并進(jìn)入批量實(shí)際應(yīng)用階段 ，已經(jīng) 收到良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時(shí)也為國(guó)家節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，為可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略作出了貢獻(xiàn)。 各分廠 電爐設(shè)備規(guī)格及臺(tái)數(shù) 如下表 : 編號(hào) 分廠名稱 分廠規(guī)模 編號(hào) 分廠名稱 分廠規(guī)模 電爐規(guī)格 臺(tái)數(shù) 電爐規(guī) 格 臺(tái)數(shù) 1 硅鐵一 分廠 12500kVA 2 10 硅鐵十 分廠 25000kVA 4 2 硅鐵二 分廠 12500kVA 4 11 硅鐵十一 分廠 25000kVA 4 3 硅鐵三 分廠 12500kVA 4 12 硅鐵十 二分廠 25000kVA 4 4 硅鐵四 分廠 12500kVA 4 13 硅鐵十三 分廠 25000kVA 6 5 硅鐵五 分廠 12500kVA 4 14 冶煉試驗(yàn)廠 12500kVA 2 6 硅鐵六 分廠 25000kVA 2 15 同源化工公司 25000kVA 6 7 硅鐵七 分 廠 25000kVA 2 16 EJM錳合金公司 25000kVA 2 8 硅鐵八 分廠 25000kVA 2 17 金屬冶煉公司 6300kVA 8 9 硅鐵九 分廠 25000kVA 2 合 計(jì)： 萬(wàn) kVA 62 鄂爾多斯冶金集團(tuán)有限責(zé)任公司 硅鐵分廠總計(jì) 分四 期， 一 期 1 分廠2 臺(tái) 12500KVA 硅鐵電爐； 二 期 5 分廠，每廠 4 臺(tái) 12500KVA電爐； 三 期 9 分廠，每廠 2 臺(tái) 25000KVA 電爐； 四 期 112 和 13 分廠，其中 1 12 分廠每廠 4 臺(tái) 16500KVA 電爐， 13 分廠6 臺(tái) 16500KVA 電爐?？傆?jì)配 套 建設(shè) 8 臺(tái) 余熱 鍋爐 ， 共 2 座 汽輪發(fā)電機(jī)組 系統(tǒng) 。 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 2020 年 8 月對(duì)該系統(tǒng) 余熱資源 所做的熱工標(biāo)定數(shù)據(jù) ； 具體指導(dǎo)思想如下： （ 1） 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策的要求。 （ 4）生產(chǎn)設(shè)備原則上采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。煙氣量的大小及溫度的高低受冶煉爐況與操作爐門開(kāi)閉的影響，與混入空氣的多少有直接關(guān)系。 ③ 系統(tǒng)密封不嚴(yán) ，造成大量冷空氣進(jìn)入。 熱力系統(tǒng)及裝機(jī)方案設(shè)計(jì) 原則 1） 充分利用 公司現(xiàn)有 廢 氣 余熱 資源 ； 2） 本余熱 電站的建設(shè)及運(yùn)行應(yīng)不影響 原有 生產(chǎn)系統(tǒng)的 正常 運(yùn)行 ； 3） 本余熱 電站的系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng) 以 成熟可靠 、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、提高效益為原則， 并考慮目前國(guó)內(nèi)余熱發(fā)電設(shè)備實(shí)際技術(shù)水平 。 1） 按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 計(jì)算 單臺(tái) 電爐 發(fā)電能力如下： 系統(tǒng) 類別 電爐 規(guī)格 鍋爐 主 汽 壓力（ MPa） 鍋爐 主 汽溫度（ ℃ ） 鍋爐 主 蒸汽 流量（ t/h） 閃蒸 蒸 汽 壓力（ MPa） 閃蒸 蒸 汽 流量（ t/h） 鍋爐 排 煙溫度（ ℃ ） 發(fā)電功率 （ kW） 單壓系統(tǒng) 25000kVA 310 0 0 166 ～ 1451 16500kVA 310 0 0 156 ～ 906 鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 15 — 閃蒸系統(tǒng) 25000kVA 310 125 ～ 1634 16500kVA 310 125 ～ 977 2） 按改造后數(shù)據(jù) 計(jì)算 單臺(tái)電爐 發(fā)電能力如下： 系統(tǒng) 類別 電爐規(guī)格 鍋爐 主 汽 壓力（ MPa） 鍋爐 主 汽溫度（ ℃ ） 鍋爐 主蒸汽 流量（ t/h） 閃蒸 蒸 汽 壓力（ MPa） 閃蒸 蒸 汽 流量（ t/h） 鍋爐 排 煙溫度（ ℃ ） 發(fā)電功率 （ kW） 單壓系統(tǒng) 25000kVA 310 0 0 154 ～ 2149 16500kVA 310 0 0 118 ～ 1743 閃蒸系統(tǒng) 25000kVA 310 118 ～ 2332 16500kVA 310 130 ～ 1813 通過(guò)上述計(jì)算， 閃蒸 系統(tǒng)具有較高的發(fā)電能力，因此建議采用 閃蒸熱力系統(tǒng)。煙氣從上向下 依次 橫向沖刷過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，氣流方向與粉塵沉降方向一致， 有利于受熱面的清灰。 試驗(yàn)證明： 煙塵的 主要成份為： SIO C、 CaO、 Fe2O AI2O3等，各種成份所占比例分別為： %、 %、 %、 %、 %，其它成份 占 %， 堆積比重只有 ， 煙塵粒度 ≤ 1μ m 的占 80％以上，平均粒徑為 ~ m。 因此 在鍋爐的各受熱面之間布置了激波脈沖清灰裝置。為了保證好的蒸汽品質(zhì)和合格的鍋水，還裝有加藥管和表面排污管。鍋爐整個(gè)外表面 采用 彩色鋼板 作保護(hù)層 ，使得整個(gè)鍋爐的漏風(fēng)率小于 3％。 低溫余熱發(fā)電汽輪機(jī)的 特點(diǎn) 本 項(xiàng)目 采用的汽輪機(jī)是針對(duì)低溫余熱發(fā)電而 特殊 設(shè)計(jì)的低參數(shù) 補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)。前后汽缸用垂直中分面法蘭螺栓聯(lián)接，上下半汽缸，由水平中分面螺栓聯(lián)接，前汽缸用貓爪結(jié)構(gòu)搭在前軸承座上，前軸承座通過(guò)前座架固定在汽機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)上，后軸承座用螺栓及半圓墊圈固定在后汽缸上，后汽缸通過(guò)后座架直接固定在基礎(chǔ)上。 為了很好的適應(yīng) 工藝過(guò)程的不穩(wěn)定，汽輪機(jī)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須適應(yīng)進(jìn)汽參數(shù) 的波動(dòng)，保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。 一期電站 4 臺(tái)鍋爐 共能生產(chǎn)主蒸 汽量約 為 ： － 310℃ －； 閃蒸： MPa－ 111℃ － t/h，平均余熱發(fā)電功率約為， 額定裝機(jī)功率為 30MW。 為了防止 余熱鍋爐事故時(shí) ， 影響硅鐵爐的正常生產(chǎn)，在余熱鍋爐和空冷器的進(jìn) 口處 各 增加 一個(gè)電動(dòng)控制閥門 （詳見(jiàn) F02－ 余熱鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)圖 ） 。 汽輪機(jī)做功后的乏汽通過(guò) 直接空氣冷卻系統(tǒng) 冷凝成水，經(jīng)凝結(jié)水泵送入真空除氧器，再經(jīng)給水泵為余熱鍋爐 熱水段 提供給水， 熱水段 生產(chǎn)的 190℃ 的熱水，其中一部分熱水 作為 鍋爐 蒸汽段 的給水 ，多余的熱水送至閃蒸器 從而形成完整的熱力循環(huán) （ 詳見(jiàn)附圖 F03－電站原則性熱力系統(tǒng)圖 ） 。 3）本工程 采用 真空 除氧方式，有效的保證除氧效果 ，并 最大限度的利用余熱 。 主要設(shè)備 一期 電站主要設(shè)備選型見(jiàn)下表： 序號(hào) 設(shè)備名稱及型號(hào) 數(shù)量 主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) 1 30MW 低 壓 補(bǔ)汽 凝汽式汽輪機(jī) 1 型號(hào)： BN30－ 型 額定功率： 30MW 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 主汽壓力： 主汽溫度： 300177。h 年減少向電網(wǎng)購(gòu)電量： 30250104kW為了便于檢修，汽機(jī)間內(nèi)設(shè)平梁起重機(jī) 1 臺(tái)，跨距 LK=，起重量 50/10t，軌頂標(biāo)高 。 化學(xué)水 處理車間 布置在汽輪發(fā)電機(jī)房的 另 一側(cè) ， 占地為 918m， 除氧器布置在化水車間上 的 平面。 管道敷設(shè)方式：管道采用架空敷設(shè)，并盡量利用廠區(qū)現(xiàn)有的建筑物或構(gòu)筑物做管道的支吊架以減少占地面積和節(jié)省投資 。 1）保留原來(lái)的 廢氣管道 ，在該管道上 設(shè)旁通 閥 ，一旦鍋爐發(fā)生事故，開(kāi) 啟旁通 閥使原 廢氣管道 暢通，保證 硅鐵冶煉電爐 生產(chǎn)正常進(jìn)行 。 風(fēng)冷系統(tǒng)方案 （待補(bǔ)充） 輔助 設(shè)備冷卻用水 量 根據(jù)一、二期電站規(guī)模，確定輔助設(shè)備冷卻水量如下： 一期電站： 冷油器冷卻水量： 200 m3/h 鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 26 — 空冷器冷卻水量： 240 m3/h 鍋爐給水泵 冷 卻水量 ： 4 m3/h 循環(huán)冷卻水總量： 444 m3/h 二期電站： 冷油器冷卻水量： 100 m3/h