【正文】 型號(hào) 為： QFW6Z 單支座數(shù)字式無(wú)刷 勵(lì) 磁發(fā)電機(jī) ， 額定 功率為6MW。 年收益 為 1572 萬(wàn)元 ，約需 年的時(shí)間即可收回 全部 投資。 中 材節(jié)能發(fā)展有限公司 的 前身為 XX 水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院能達(dá)技術(shù)發(fā)展 有限公司 。 1990 年，TCDRI 成立中低溫余熱發(fā)電 “八五 ”攻關(guān)組，承擔(dān) “ 八 ?五 ” 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目 ――《 帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開(kāi)發(fā) 》 工作。 1998 年 6 月 1 日， 為了更好的開(kāi)展余熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)工作， TCDRI余熱發(fā)電室改組為 XX 能達(dá)技術(shù)發(fā)展有限公司 。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司 注冊(cè)地所在區(qū)域?yàn)閲?guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)―― XX 北辰科技園區(qū) 。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司擁有 國(guó)內(nèi) 從事余熱發(fā)電 業(yè)務(wù)最大的一支技術(shù)隊(duì)伍 ，截止到 2021 年底 職工人數(shù) 108 人，其中高級(jí)職稱(chēng)人員 38 人，中級(jí)職稱(chēng) 19 人 ，初級(jí) 職稱(chēng)（包括 碩 士）人員 28 人， 本科以上學(xué)歷 90 人，占公司員工比例 %。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司擁有 “ 新型干法水泥廠余熱發(fā)電 ” 和 “ 玻璃工廠余熱發(fā)電 ” 兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利技術(shù)和其他專(zhuān)有技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司的業(yè)務(wù)形態(tài)主要有三種模式：工業(yè)余熱發(fā)電工程的總承包（ EPC）、工業(yè)余熱發(fā)電項(xiàng)目的成套技術(shù)裝備供應(yīng)（ EP）、工業(yè)余熱發(fā)電項(xiàng)目的投資（ BOT）。 2021 年 5 月， 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司與世界第一大水泥制造商 “ 拉法基 Larfarge” 簽訂 4 條水泥生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目工程總承包合同。意味著世界高端客戶(hù)對(duì)本公司余熱發(fā)電技術(shù)的肯定，對(duì) 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司今后開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)具有深遠(yuǎn)的意義。 中 材節(jié)能發(fā)展有限 公司在大量的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，使得該項(xiàng)技術(shù)日臻成熟、投資額不斷降低。 分布在十七個(gè) 分廠內(nèi)，除一分廠外，上述電爐全部集中在半徑 為 1000 米 的 范圍之內(nèi)。此外，試驗(yàn)分廠 2 臺(tái) 12500KVA 電爐，同源化工6 臺(tái) 25000KVA 電石爐。 根據(jù) 生產(chǎn)車(chē)間的總圖布置及工藝流程，結(jié)合 電爐 廢氣參數(shù)的特性，本方案擬采用按 區(qū)域 和生產(chǎn)規(guī)模分組 （ 按照 業(yè)主 方 意見(jiàn) ， 余熱發(fā)電工程暫 按兩期規(guī)劃 ） ， 一 期 電站 利用 1 12和 13硅鐵分廠 18臺(tái) 16500KVA硅鐵電爐的余熱進(jìn)行發(fā)電； 二 期 電站 利用 9 硅鐵分廠 8 臺(tái)25000KVA 硅鐵電爐的余熱進(jìn)行發(fā)電； 將 每 分廠多臺(tái) 電爐的廢氣 匯集后進(jìn)入 一臺(tái)余熱鍋爐、每 期工程 配套建設(shè)一套低參數(shù)凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。 余熱電站 配置方案見(jiàn) 下 表： 電站編號(hào) 分廠名稱(chēng) 電爐 鍋爐 臺(tái)數(shù) 機(jī)組 臺(tái)數(shù) 規(guī)格 臺(tái)數(shù) 一期 硅鐵 10 分廠 16500kVA 4 1 1 硅鐵 11 分廠 16500kVA 4 1 硅鐵 12 分廠 16500kVA 4 1 硅鐵 13 分廠 16500kVA 6 1 二期 硅鐵 6分廠 25000kVA 2 1 1 硅鐵 7分廠 25000kVA 2 1 硅鐵 8分廠 25000kVA 2 1 硅鐵 9分廠 12500kVA 2 1 合計(jì) 26 8 2 根據(jù) 工程 實(shí)際情況及 業(yè)主 的要求，本 方案 研究的范圍如下： 1） 26 臺(tái) 冶煉 電 爐 共 增設(shè) 8 臺(tái) 余熱鍋爐； 2） 2 臺(tái)套 汽輪發(fā)電機(jī) 系統(tǒng)； 3） 電站 冷卻 系統(tǒng) （風(fēng)冷方案） ； 4） 站用電系統(tǒng)； 5） 電站自動(dòng) 控制系統(tǒng)； 6） 電站室外汽水系統(tǒng)； 7） 電站 煙風(fēng) 系統(tǒng)； 8） 電站相關(guān)配套的通訊、給排水、照明等輔助系統(tǒng)。 業(yè)主方 提供的有關(guān) 該 項(xiàng)目的基礎(chǔ)資料； 國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)，技術(shù)規(guī)范、規(guī)定等。 總體技術(shù)方案要求 ， 在本工程實(shí)施 和電 站在正常發(fā)電 時(shí)不能影響 企業(yè) 的正常生產(chǎn)，在此前提下設(shè)計(jì)遵循“ 穩(wěn)定可靠，技術(shù)先進(jìn)，降低能耗，節(jié)約投資 ”的原則， 認(rèn)真研究項(xiàng)目建設(shè)條件，通過(guò)多方案比較，提出供業(yè)主選擇的技術(shù)方案，為業(yè)主選擇適宜的技術(shù)方案提供依據(jù)。做到建設(shè)項(xiàng)目的安全設(shè)施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)投入生產(chǎn)與使用。 （ 3）盡可能利用公司現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施并盡最大可能利用余熱。 （ 5）余熱電站的 電機(jī) 控制和過(guò)程控制采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制的目的，并最大程度地減少操作崗位定員，以降低成本。 半封閉式硅鐵還原電爐排出的廢氣帶走的熱量相當(dāng)于輸入電能總量的 40%～ 50%。 根據(jù) 中材節(jié)能發(fā)展有限公司 2021 年 8 月 3 日 ～ 5 日對(duì) 七分廠 2＃ 爐 、八分廠 2＃ 爐 （ 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 ） 和十分廠 1＃ 爐 （ 16500kVA 硅鐵冶煉電爐 ） 的現(xiàn)場(chǎng) 測(cè)試結(jié)果 和業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，其主要廢氣參數(shù)如下： 25000kVA 硅鐵冶煉電爐煙氣溫度 250～ 420℃，平均溫度約 320℃，煙氣流量 92021～ 131000m3/h（標(biāo)況） ， 平均煙氣流量 113000m3/h（標(biāo)況）， 含塵濃度為 5g/m3（標(biāo)況） ； 16500KVA 硅鐵 冶煉 電爐煙氣溫度 290～ 440℃，平均溫度約 353℃，煙氣流量 23000～ 79000m3/h（標(biāo)況） ， 平均煙氣 流量 55167m3/h（標(biāo)況） ,含塵濃度為 7g/m3（標(biāo)況） 。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘 查 和與業(yè)主 的充分交流、分析、研究，我們認(rèn)為導(dǎo)致煙氣 流量 、 溫度偏低的主要原 因 有以下 幾 方面： ① 電爐 喂料口 爐 門(mén) 采用 空 氣幕密封， 導(dǎo) 入 了 大量冷風(fēng) ； ② 由于現(xiàn)有空 冷 器 效果較差，不能滿(mǎn)足布袋除塵的溫度要求，所以在引風(fēng)機(jī)入口處增設(shè)了混冷風(fēng)閥門(mén)，標(biāo)定時(shí)冷風(fēng)閥開(kāi)度為 30％。 ④ 部分管道無(wú)保溫措施，表面散熱增加。 采取以上各項(xiàng)措施后，進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度將會(huì)明顯提高， 據(jù)估算， 三期 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 （六～九分廠） 的煙氣 參數(shù) 平均 可達(dá) 125000m3/h(標(biāo)況 )－ 360℃， 四期 18 臺(tái) 25000kVA 電爐（十～十三分廠）煙氣參數(shù)平均為 90000 m3/h(標(biāo)況 )－ 380℃ 。 4） 煙氣通過(guò)余熱鍋爐沉降下來(lái)的 爐 灰應(yīng)回收 利用 以達(dá)到節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境的目的。 由 總圖布置及工藝流程 可知 ， 同一系統(tǒng)各 生產(chǎn)車(chē)間 之間 的 距離較遠(yuǎn)，給低壓蒸汽的輸送帶來(lái)較大的困難， 根據(jù)上述余熱條件以及目前的純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)水平， 本方案僅 對(duì)單壓 和 閃蒸 兩種 熱力系統(tǒng) 進(jìn)行比較 。 按照以上單臺(tái)電爐的 平均余熱發(fā)電功率 推算， 一期電站 18 臺(tái)16500kVA 硅鐵冶煉電爐 和 二期 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 改造 前、 后電站計(jì)算平均 發(fā)電能力 及裝機(jī)容量 如下： 電站編號(hào) 改造前、后 電爐臺(tái)數(shù) 鍋爐臺(tái)數(shù) 蒸汽參數(shù) 平均發(fā)電 功率 （ kWh） 裝機(jī)容量 （ MW） 一期 改造前 18 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 17586 30 改造后 18 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 32634 二期 改造前 8 4 主汽： MPa－ 310℃ － t/h 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 13072 15MW 改造后 8 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 18656 以上計(jì)算結(jié)果是基于汽輪機(jī)排汽壓力均為 ，汽輪機(jī)效率均為 80％的條件得到的。 余熱鍋爐 的 結(jié)構(gòu) 形式 及清灰方案 根據(jù) 工藝 流程和廢氣參數(shù)及粉塵的特性， 余熱鍋爐采用單鍋筒 、光管受熱面、 自然循環(huán)方式、露天立式布置，結(jié)構(gòu)緊湊、占地 面積 小。 鍋爐 受熱面 采用光管錯(cuò)排方式布置，使氣流在管壁形成擾動(dòng)，阻止煙塵沉降 。 為便于運(yùn)行和檢修，設(shè)有多層平 臺(tái)。 當(dāng) 煙氣 溫度 ≥ 160℃ 、 通流截面風(fēng)速 ≥ 8m/s 時(shí) ，煙氣粉塵很難在 光管 受熱面堆積成型 。 針對(duì)廢氣粉塵粒度很小，比重較輕的特點(diǎn)，余熱鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)積灰?guī)茁瘦^小，但在事故 狀態(tài) 下，仍然存在積灰 的可能 ， 如電爐 電極冷卻水套漏水、鍋爐爆管等。 以減輕余熱鍋爐的 積灰，提高鍋爐的換熱效率。鍋筒內(nèi)部裝置的一次分離采用縫隙擋板結(jié)構(gòu)，二次分離元件為特殊的鋼絲網(wǎng)分離器。 為保證安全和便于操作，鍋筒上部裝有壓力表、安全閥和備用管座。 鍋爐四周布置有內(nèi)護(hù)板，與熱煙道組成煙氣通道，內(nèi)護(hù)板、熱煙道外敷設(shè)輕型保溫層。 通過(guò)上述計(jì)算， 1 12 三個(gè) 硅鐵分廠 12 臺(tái) 16500kVA 硅鐵冶煉電爐 每 分廠 冶煉電爐 可生產(chǎn) － 310℃ 的 過(guò)熱 蒸汽 ；同時(shí)可通過(guò)閃蒸器產(chǎn)生 MPa－ 111℃ 的飽和蒸汽 t/h。 9 四個(gè) 硅鐵分廠 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 每分廠 冶煉電爐 可生產(chǎn) － 310℃ 的 過(guò)熱 蒸汽 ；同時(shí)可通過(guò)閃蒸器產(chǎn)生 MPa－ 111℃ 的飽和蒸汽 t/h。 考慮管線的壓力、溫度等損失，混合至主汽母管的 主蒸汽參數(shù)為 — 300℃過(guò)熱蒸汽 ； 補(bǔ)汽 汽參數(shù)為 — 111℃ 飽和 蒸汽 。汽輪機(jī)前汽缸選用耐熱鉻鉬合金鑄鋼材料，后汽缸則采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料。 來(lái)自 余熱 鍋爐的主蒸汽經(jīng)隔離閥 、 速關(guān)閥進(jìn)入汽輪機(jī)高壓部分蒸汽室，然后由調(diào)節(jié)汽閥控制進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分，蒸汽膨脹作功后，乏汽排入凝汽器凝結(jié)成水 ， 再由凝結(jié)水泵泵出至除氧 器。凝汽器上裝有安全膜板，當(dāng)凝汽器內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)，可直接自動(dòng)向空排汽。為此增加了前壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其基本原理是：將測(cè)得的新蒸汽壓力信號(hào)輸入前壓調(diào)節(jié)器，與設(shè)定值比較后，輸出控制信號(hào)，直接控制同步器，當(dāng)新汽壓力偏低時(shí)，控制調(diào)節(jié)汽閥關(guān)小，反之開(kāi)大。 裝機(jī)方案 的確定 根據(jù)余熱鍋爐所能產(chǎn)生的主汽品位， 本工程 選用 低 壓 補(bǔ) 汽 凝汽 式 汽輪機(jī) ， 主蒸汽參數(shù) 確定 為 － 300℃ ；補(bǔ)汽 汽參數(shù)為 — 111℃ 飽和 蒸汽 。 二期電站 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 15MW。 熱力系統(tǒng) 根據(jù)上述裝機(jī)方案，為滿(mǎn)足生產(chǎn)運(yùn)行需要 并 達(dá)到節(jié)能、回收余熱的目的，結(jié)合生產(chǎn)工藝條件，熱力系統(tǒng)方案確定如下： 在 每個(gè)分廠多臺(tái) 硅鐵冶煉電爐 廢氣出口 各 設(shè)置 一臺(tái) 廢氣 余熱鍋爐 ，每臺(tái) 鍋爐 均與 系統(tǒng)原有的空氣冷卻器 并聯(lián)布置 。以便余熱鍋爐事故時(shí)，可以迅速?gòu)南到y(tǒng)里解列出來(lái) 。 各 臺(tái)余熱鍋爐 I 段生產(chǎn)的 － 330℃ 的過(guò)熱蒸汽匯合后進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電 ， 汽機(jī) 主 汽耗率 ； 汽機(jī)補(bǔ)汽壓力 ，補(bǔ)汽發(fā)電汽耗，汽機(jī)超發(fā)能力 10%，并且在此負(fù)荷能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 上述方案的配置，可以使電站運(yùn)行方式靈活、可靠，能很好地與 硅鐵 生產(chǎn)配合，可最大限度的利用余熱。 2） 余熱鍋爐采用立式鍋爐，減少占地面積，減少漏風(fēng) ， 提高余熱回收率。 4） 針對(duì) 廢氣粉塵粒度 很小 ， 比重較輕 的特點(diǎn) ， 余熱鍋爐在正 常運(yùn)行時(shí)積灰?guī)茁瘦^小， 但在事故解列的情況下，仍然存在積灰現(xiàn)象，因此 在鍋爐的 各 受熱面 之間 布置了激波脈沖 清 灰裝置 。 以上各項(xiàng)措施已經(jīng)在 眾多 工程中 應(yīng)用，并 取得了 較好的 效果，因此該技術(shù) 是成熟、可靠的。 5℃ 補(bǔ) 汽 參數(shù) ： MPa－ 111℃ 序號(hào) 設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào) 數(shù)量 主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) 排汽壓力： 主 汽耗率： 2 30MW 發(fā)電機(jī) 1 型號(hào)： QF30－ 2 型 額定功率： 30MW 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 額定 電壓 ： kV 3 廢氣 余熱鍋爐 1 入口廢氣量： 360000m3/h（標(biāo)況） 入口廢氣溫度： 380℃ 入口廢氣含塵濃度： 7g/m3（標(biāo)況） 出口廢氣溫度： 118℃ 主 蒸汽參數(shù)： － 310℃ － 閃 蒸： MPa－ 111℃ － t/h 給水溫度： 40℃ 鍋爐總漏風(fēng)： ≤3% 廢氣阻力： ≤700Pa 循環(huán)方式： 自然循環(huán) 布置方式： 立式 露天 布置 4 廢氣 余熱鍋爐 3 入口廢氣量： 540000m3/h（標(biāo)況） 入口廢氣溫度： 380℃ 入口廢氣含塵濃度： 7g/m3（標(biāo)況） 出口廢氣溫度： 118℃ 主 蒸汽參數(shù)： － 310℃ － 閃 蒸： MPa－ 111℃ － t/h 給水溫度： 40℃ 鍋爐總漏風(fēng)： ≤3% 廢氣阻力： ≤700Pa 循環(huán)方式： 自然循環(huán) 布置方式： 立式 露天 布置 5 激波脈沖請(qǐng)灰裝置 4 序號(hào) 設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào) 數(shù)量 主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) 6