【文章內(nèi)容簡介】 解，余熱發(fā)電窯仍然有生存及發(fā)展的條件，使我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)歷了第二個發(fā)展時期。該階段余熱發(fā)電的主要技術(shù)特征是利用 150℃至 450℃的廢氣余熱建設(shè)帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)，同時將以煤粉為燃料的補(bǔ)燃鍋爐升級為以煤矸 石等 劣質(zhì) 燃料 為燃 料的 流化 床補(bǔ) 燃鍋 爐， 燃用 發(fā)熱 量小 于3000kcal/kg 以下的劣質(zhì)煤（煤矸石） 進(jìn)行發(fā)電或熱電聯(lián)供，流化床補(bǔ)燃鍋爐所產(chǎn)生灰渣全部回用于水泥生產(chǎn)，使我國水泥窯余熱利用上了一個新水平。 第三階段：隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的提高，在新型干法水泥生產(chǎn)過程中的廢氣余熱溫度已降至 350℃以下、熟料熱耗 2900kJ～ 3300kJ/Kg 的條件下，不需要增加補(bǔ)燃鍋爐從而不增加粉塵、廢渣、煙氣及二氧化硫的排放的單純以余熱利用為目的的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)有了較大發(fā)展。該技術(shù)從上世紀(jì) 60 年代末開始研制， 70 年代中期進(jìn)入實(shí)用階段， 80 年代初期達(dá)到高潮，尤其是日本 應(yīng)用最為廣泛。 1995 年 8 月 17 日國家計(jì)委、原國家建材局與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（ NEDO） 簽訂了基本協(xié)議書，由中國安徽海螺集團(tuán)寧國水泥廠與日本川崎重工株式會社建設(shè)實(shí)施了一套 6480kW 的純中、低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，該項(xiàng)目 1996 年 10 月 18 日動工， 1998 年 2 月 8 日并網(wǎng)發(fā)電一次成功，是我國水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電實(shí)際應(yīng)用的開始。 ② 我國水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀。 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)主要包括： ● 完全利用余熱發(fā)電； 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 14 ● 廢氣余熱的品位比較低，廢氣溫度一般在 200～ 350℃； ● 廢氣余熱源在一個以上； ● 余熱發(fā)電配置的熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜； ● 蒸汽參數(shù)較低，對發(fā)電設(shè)備要求較高； ● 單位發(fā)電設(shè)備體積和重量相對較大。 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵問題，一是面對中、低品位的熱源如何提高發(fā)電效率；二是余熱鍋爐如何適應(yīng)低溫的、含塵濃度高的廢氣，因?yàn)閺U氣溫度低就要增加換熱面積，廢氣的含塵濃度高會帶來傳熱性能降低，并加快設(shè)備磨損，尤其是窯頭余熱鍋爐的磨損，甚至惡性堵灰事故造成的系統(tǒng)可靠性降低。近年來，原來受行業(yè)分割的中國國內(nèi)水泥行業(yè)科研設(shè)計(jì)公司、發(fā)電設(shè)備制造公司、電力行業(yè)科研設(shè)計(jì)公司等通過聯(lián)合研究 攻關(guān)，成功開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用了國內(nèi)低參數(shù)、單壓或補(bǔ)汽式汽輪機(jī)，解決了中、低品位的混壓進(jìn)汽問題，填補(bǔ)了國內(nèi)汽輪機(jī)制造業(yè)的空白，技術(shù)上與進(jìn)口的混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)相當(dāng)；同時適合低溫、含塵特點(diǎn)的余熱鍋爐也成功開發(fā)、制造和應(yīng)用，為純低溫余熱發(fā)電在我國水泥工業(yè)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前日本川崎重工株式會社已在海螺集團(tuán)寧國水泥廠、廣西柳州余峰水泥等公司已有多條水泥生產(chǎn)線余熱工程投產(chǎn)發(fā)電，標(biāo)志水泥純低溫余熱技術(shù)已經(jīng)成熟；浙江三獅、浙江申河、遼寧金剛等一批國產(chǎn)化的純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著中國國產(chǎn)化的純低溫余熱發(fā) 電技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用階段。 （四）項(xiàng)目設(shè)置 本項(xiàng)目為亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d 熟料生產(chǎn)線（一期）配套余熱發(fā)電工程，遵循以熱定電，節(jié)約能源，改善環(huán)境的技術(shù)原則，根據(jù)核亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 15 實(shí)的可回收余熱量，本工程建設(shè) 2 臺余熱回收利用鍋爐配 1 臺裝機(jī)容量9100kW 的混汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。項(xiàng)目通過高效余熱鍋爐將廢氣中熱能轉(zhuǎn)化為高溫過熱蒸汽，推動蒸汽發(fā)電機(jī)組發(fā)電，發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量為 9100kW；設(shè)計(jì)年均發(fā)電功率 9100kW，發(fā)電站出力并入工廠總降 6300V 側(cè)，直接用于5000t/d 熟料生產(chǎn)線各用電負(fù)荷。噸熟料發(fā)電量設(shè)計(jì) ，年設(shè)計(jì)發(fā)電小時為 7600 小時，發(fā)電量為 6916 萬 kWh，每年可向水泥生產(chǎn)裝置供電電量約為 6431 萬 kWh。 （五）主要建設(shè)條件 廠址 位于哈爾濱市阿城區(qū)松峰山鎮(zhèn)新明 礦 ，亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司一期 5000t/d 熟料生產(chǎn)線制造分廠內(nèi)。公路運(yùn)輸極為方便，礦區(qū)資源豐富。 自然條件 主要?dú)庀筚Y料 見表 9521。 表 9521 歷年年平均氣溫 ℃ 極端最高溫度 ℃ 極端最地溫度 ℃ 年平均降水量 年最小降水量 年最大降水 量 年平均相對濕度 73% 年平均氣壓 年最高氣壓 年平均風(fēng)速夏季 年平均風(fēng)速冬季 瞬時最大風(fēng)速 26 夏季主導(dǎo)風(fēng)向 S 冬季主導(dǎo)風(fēng)向 SW 最大積雪深度： 41cm 最大凍土深度 205 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 16 地質(zhì)條件 根據(jù)水泥工廠地質(zhì)勘探報告對建設(shè)場區(qū)地基（巖）構(gòu)成的分析來確定地質(zhì)條件是否滿足建設(shè)余熱發(fā)電站的要求。 廠區(qū)海拔高度 米，最大凍土深度 205cm。根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》，該地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。 化學(xué)藥品 供應(yīng) 化學(xué)藥品供應(yīng) 電站主要消耗藥品有 氯 化鈉、磷酸三鈉等，均由當(dāng)?shù)厥袌霾少?，汽車運(yùn)輸。 藥品用途及用量見表 9541。 表 9541 序號 藥品名稱 用 途 用 量 備 注 1 Na3PO4H2O 鍋爐循環(huán)水消耗 112（ g/h） 2 N2H4 H2O 鍋爐給水消耗 90（ g/h） 3 C4H9NO 凝結(jié)水消耗 （ g/h） 4 HEDP 冷卻水防腐及防結(jié)垢 43（ kg/d） 5 ClO2 冷卻水粘性控制 18（ kg/d） 6 35%HCl 純水裝置消耗 38（ kg/d） 7 48%NaOH 純水裝置消耗 35（ kg/d） 水源條件 發(fā)電項(xiàng)目的工業(yè)水系統(tǒng)接自生產(chǎn)線的自來水管網(wǎng)。 9100kW 余熱發(fā)電系統(tǒng)小時消耗水量約 73t/h（包括冷卻水補(bǔ)充水及化學(xué)水補(bǔ)充水量），日消耗水量約 1752t/d。 化學(xué)水處理裝置需要根據(jù)工廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)條件來選型，汽機(jī)廠房生亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 17 活消防用水由廠區(qū)生活消防給水管網(wǎng)接入，鍋爐輔機(jī)冷卻水由新建熟料生產(chǎn)線提供，能夠滿足項(xiàng)目用水需求。 電源條件 6kV 高壓廠用配電裝置采用單母線接線方式，發(fā)電機(jī)接至 6kV 母線。兩臺廠用變壓器接自 6kV 母線 。 電站設(shè) 6kV 聯(lián)絡(luò)線兩條，機(jī)組啟動時作為啟動電源，并網(wǎng)后由該線路送入接入系統(tǒng)的 6kV 母線。 余熱利用及節(jié)能 本工程系 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司一期 5000t/d熟料生產(chǎn)線 窯尾預(yù)熱器及窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣余熱聯(lián)合生產(chǎn) 低 壓過熱蒸汽進(jìn)行發(fā)電，是典型 純低溫余熱發(fā)電 的節(jié)能工程。 本工程設(shè)計(jì)指標(biāo)如下： 發(fā)電 機(jī) 裝機(jī)： 9100 kW 發(fā)電功率： 9100 kW 年向水泥廠供電： 6431104kWh 根據(jù)國家發(fā)改委《節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目節(jié)能 量確定原則和方法》對節(jié)能量進(jìn)行測算，按哈爾濱當(dāng)?shù)孛慷入姌?biāo)煤消耗 396g/kWh、 年向水泥廠供電6431104kWh 來計(jì)算，年節(jié)約標(biāo)煤 25466 噸。 節(jié)約用水 設(shè)計(jì)中嚴(yán)格保證電站的供水品質(zhì)，從而減少鍋爐排污量，減少全廠的汽水損失；電站疏水均回收至疏水膨脹箱，疏水膨脹箱對二次蒸汽進(jìn)行冷凝回收，膨脹箱的凝結(jié)水回至凝汽器后回到汽水系統(tǒng)內(nèi)，減少汽水損失；對電站亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 18 排放的廢水進(jìn)行處理后，回用于生產(chǎn)線，做到水資源的綜合利用；設(shè)備冷卻水循環(huán)使用，間接循環(huán)利用率 97%；水源補(bǔ)水管道、循環(huán)水泵站出水總管、各設(shè)備進(jìn)口、各用水總 管均設(shè)有計(jì)量與調(diào)節(jié)裝置，加強(qiáng)用水管理。 （六）主要技術(shù)方案 總圖 （ 1）區(qū)域概況 廠區(qū)位于哈爾濱市阿城區(qū)松峰山鎮(zhèn)新明，亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司一期 5000t/d 熟料生產(chǎn)線制造分廠內(nèi)。公路運(yùn)輸極為方便，礦區(qū)資源豐富。 （ 2） 建設(shè)場地 此項(xiàng)目是利用 5000t/d新型干法水泥窯水泥生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，建設(shè)一套純低溫余熱電站，廠房分布在水泥熟料生產(chǎn)線之中。 電站建設(shè)場地坐落在 5000t/d 級 水泥生產(chǎn)線 旁 廠區(qū)范圍內(nèi) ，完全利用車間內(nèi)空地，不需新征建設(shè)用地，具體 詳見附圖《 總平面布置圖》。 （ 3）總平面規(guī)劃 ①總平面布置原則 1) 由于本項(xiàng)目為配套項(xiàng)目，與原有工藝系統(tǒng)聯(lián)系緊密，總平面布置要充分考慮對原有工藝系統(tǒng)的影響； 2) PH 鍋爐與 AQC 鍋爐與原有廢氣管道連接要順暢、阻力小，布置合理； 3) 汽輪機(jī)廠房和冷卻水系統(tǒng)要盡量靠近余熱回收系統(tǒng)，減少熱力損失，降低系統(tǒng)阻力； 4) 充分考慮主體車間的交通、消防和操作維護(hù)方便； 5) 考慮與工廠整體布局的美觀和協(xié)調(diào)。 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 19 ②總平面布置 根據(jù)上述原則，全廠規(guī)劃共分二個功能區(qū)： PH、 AQC 鍋爐區(qū)，汽輪機(jī)廠房及其水處理區(qū)。 1) 鍋爐布置本 著對原系統(tǒng)影響最少、工藝管道連接順暢，運(yùn)行阻力小，鍋爐布置不占用維修空間的原則，對所有 PH、 AQC 鍋爐布置進(jìn)行現(xiàn)場測繪，窯尾 PH 鍋爐在窯尾預(yù)熱器旁布置。 AQC 鍋爐、沉降室布置在電收塵另一側(cè)。 2) 汽輪機(jī)廠房及水處理系統(tǒng)布置 按熱力管道布置合理、水電連接便捷經(jīng)濟(jì)，兼顧總體布置的原則，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，將汽輪機(jī)廠房及冷卻塔布置在新建生產(chǎn)線的旁側(cè)，冷卻塔布置于靠汽機(jī)廠房旁側(cè) （詳見總平面圖） 。 （ 4）廠內(nèi)道路、豎向布置及排水 各車間布置的標(biāo)高與鄰近建、構(gòu)筑物的標(biāo)高一致，充分 利用原有的道路及雨水排除系統(tǒng)。 余熱發(fā)電工藝 （ 1）項(xiàng)目范圍 1）熱力系統(tǒng) 內(nèi)容包括： AQC 爐、 PH 鍋爐、汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)房、熱力管線等。 2）水處理系統(tǒng) 內(nèi)容包括：化學(xué)水處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水泵房及水池、 AQC 爐 、 PH 鍋爐。 3）發(fā)電控制系統(tǒng) 內(nèi)容包括： AQC 爐 、 PH 鍋爐、汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)、水處理系統(tǒng)。 4）接入系統(tǒng) 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 20 5）電氣及照明 6）熟料生產(chǎn)線改造 內(nèi)容包括：篦冷機(jī)改造及廢氣管道、預(yù)熱器改造及廢氣管道。 （ 2）廢氣條件 根據(jù) 亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司一期 5000t/d 熟料生產(chǎn)線 的設(shè)計(jì)指標(biāo)， 5000t/d 熟料生產(chǎn)線的余熱廢氣資源，能 夠 滿足 一 臺 功率 為 9100kW 汽輪發(fā)電機(jī)熱 媒介質(zhì) 的需要。廢氣余熱資源表 見表 9621。 表 9621 項(xiàng) 目 PH 排放廢氣 AQC 排放廢氣 廢氣管道數(shù)量 流量 (濕性氣體 ) 103Nm3/h 靜壓 barG 鍋爐入口溫度 ℃ 鍋爐出口溫度 ℃ 含塵量 g/Nm3 (依據(jù)干性氣體 ) 廢氣成份 Vol% N2 O2 H2O CO2 1 330 210 80 1 360 86 30 （ 3） AQC 鍋爐 余 熱資源 窯頭鍋爐為 AQC 鍋爐，由于原冷卻機(jī)出口的廢氣溫度多在 300℃左右，這種溫度下的熱量品位很低，很難進(jìn)行動力回收，因此需要對冷卻機(jī)進(jìn)行必要的改造，使進(jìn)入 AQC 爐的廢氣熱源品位提高。改造措施是在冷卻機(jī)中部新亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司 5000t/d Ⅰ 熟料生產(chǎn)線配套 9100kW 余熱發(fā)電工程 可行性研究報告 21 開一抽氣口，利用這部分溫度在 360℃左右的廢氣，進(jìn)入 AQC 余熱鍋爐進(jìn)行熱力回收。 AQC 鍋爐出口約 86℃ 的廢氣經(jīng)窯頭電收塵處理后，由窯頭排風(fēng)機(jī)排入大氣。 通過增加 AQC 鍋爐前 后廢氣參數(shù)如阻力溫度參數(shù)變化的對比分析并根據(jù)窯頭風(fēng)機(jī)性能曲線，風(fēng)機(jī)性能滿足 AQC 鍋爐阻力增加的要求。 （ 4） PH 鍋