水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)與裝備

摘要：本文簡要介紹了我國水泥工業(yè)低溫余熱利用的技術(shù)與裝備的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，指出了回收并充分利用水泥生產(chǎn)過程中的低溫余熱，是耗能大戶的水泥工業(yè)節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。
關(guān)鍵詞：水泥工業(yè)  純低溫  余熱利用
1. 前言
　　隨著我國人口的不斷增加和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源相對(duì)不足的矛盾將日益突出，合理的利用和節(jié)約現(xiàn)有的寶貴資源將是我國今后如何確保經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展將是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。
　　社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的建立和不斷完善，使我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)日益蓬勃且快速健康的向前發(fā)展。在此帶動(dòng)之下，我國的水泥產(chǎn)量已雄居世界第一，水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平也有了長足的進(jìn)步，“上大改小、結(jié)構(gòu)調(diào)整”戰(zhàn)略的實(shí)施，更使得我國水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模由1000t/d、2000t/d快速發(fā)展到5000t/d、10000t/d，水泥熟料的熱耗也由4000kJ/kg左右降低到2700～3300kJ/kg。但水泥工業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的高能耗行業(yè)，就目前國內(nèi)最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝，仍然有大量的350℃以下的低溫余熱不能被完全利用，其浪費(fèi)的熱量約占系統(tǒng)總熱量的30％左右。因此，回收水泥生產(chǎn)工藝過程中的低溫余熱，用來供熱或發(fā)電，具有非常現(xiàn)實(shí)的節(jié)能和環(huán)保意義，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。
2. 低溫余熱和資源綜合利用電站的技術(shù)和裝備 
　　水泥的生產(chǎn)，需要消耗大量優(yōu)質(zhì)的自然礦產(chǎn)資源，還需摻雜一定量的混合材，在同時(shí)消耗大量煤炭和電力等優(yōu)質(zhì)能源的時(shí)候，也伴有大量被排放而浪費(fèi)掉的低溫余熱資源。
　　一段時(shí)間以來，受電力供應(yīng)緊張和電價(jià)持續(xù)上漲的影響，許多地方的水泥生產(chǎn)單位面臨運(yùn)轉(zhuǎn)率不足和經(jīng)濟(jì)效益下滑的困難局面。因此，在國家資源綜合利用產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，同時(shí)結(jié)合天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院成熟的資源綜合利用技術(shù)及國內(nèi)成熟的電站設(shè)備，多家水泥生產(chǎn)單位建設(shè)了能夠充分利用水泥生產(chǎn)線排放的低溫余熱，再加上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)燃，燃用熱值小于12550kJ/kg的劣質(zhì)燃料的資源綜合利用電站。
　　這樣的電站建成后，水泥生產(chǎn)線排放掉的低溫余熱可基本被回收和利用，在補(bǔ)燃量一定的條件下，電站單位發(fā)電量的煤耗和單位發(fā)電量的成本得到了大幅度的降低；循環(huán)流化床補(bǔ)燃鍋爐還可以有效的利用工程建設(shè)所在地的煤矸石等劣質(zhì)煤資源，所產(chǎn)生的灰、渣又可全部回用于水泥生產(chǎn)，做到零排放；電站生產(chǎn)的電力可直接供給水泥生產(chǎn)使用，并減少了輸配電系統(tǒng)的有功損耗。
　　由此可見，這類電站的建設(shè)投產(chǎn)，可有效的緩解水泥生產(chǎn)用電緊張的困難；在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時(shí)，也為國家節(jié)約了優(yōu)質(zhì)的能源，保護(hù)了環(huán)境，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是十分顯著的，給高能耗的水泥企業(yè)帶來了諸多的利益和好處，也為我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略作出了貢獻(xiàn)。
　　因此，對(duì)于水泥生產(chǎn)企業(yè)而言，只要我們認(rèn)真貫徹和堅(jiān)定不移的執(zhí)行國家資源綜合利用的產(chǎn)業(yè)政策，切實(shí)落實(shí)好劣質(zhì)燃料（或工業(yè)垃圾）的來源和供應(yīng)渠道，符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門提出的排放要求，建立一整套內(nèi)部有效的鼓勵(lì)余熱回收和利用的激勵(lì)機(jī)制，理順與當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的管理和利益分配關(guān)系，筆者認(rèn)為，有成熟的技術(shù)和裝備為后盾，這種既有利于企業(yè)，也有利于國家的補(bǔ)燃型的資源綜合利用電站，一定會(huì)有持久的推廣和應(yīng)用前景。
3. 純低溫余熱電站的技術(shù)及裝備
　　相對(duì)于補(bǔ)燃型的資源綜合利用電站而言，利用水泥窯純低溫余熱所建設(shè)的余熱電站不配置任何的燃燒設(shè)備，所以也不增加任何的煙氣、粉塵和廢渣的排放點(diǎn)，因此，具有更好的節(jié)能和環(huán)保效果。
　　由于窯頭和窯尾的廢氣溫度較低，采用純低溫余熱進(jìn)行發(fā)電，對(duì)裝備和系統(tǒng)技術(shù)的要求較高。國外對(duì)于利用水泥窯低溫余熱進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)及裝備的研究與開發(fā)從上世紀(jì)六十年代即已開始，到七十年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是設(shè)備都已進(jìn)入應(yīng)用階段。據(jù)我們所知，技術(shù)較為成熟的是日本的幾家公司（如川崎公司），他們開發(fā)研制的余熱鍋爐及中、低品位的混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)，經(jīng)數(shù)十個(gè)工廠多年運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明，技術(shù)成熟可靠并具有很大的靈活性。寧國水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)就是日本川崎公司的技術(shù)和裝備的應(yīng)用工程。
　　為了實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備，在充分學(xué)習(xí)和借鑒寧國水泥廠純低溫余熱發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù)和混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)的性能參數(shù)后，以天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院為主，會(huì)同國內(nèi)的汽輪機(jī)生產(chǎn)制造單位于1997年首先開始了適合于水泥廠低溫余熱發(fā)電專用設(shè)備--混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)的研究和開發(fā)。
　　經(jīng)過近兩年的共同努力，終于研制并生產(chǎn)制造出了首臺(tái)4500kW的補(bǔ)汽式汽輪機(jī)的樣機(jī)，并推廣應(yīng)用于杭州錢潮建材有限公司4500kW的補(bǔ)燃式資源綜合利用電站。該電站于1999年成功并網(wǎng)發(fā)電，并通過了相應(yīng)的生產(chǎn)運(yùn)行考核，投入正常運(yùn)行以來的結(jié)果證明，混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)的研究和開發(fā)取得了成功。其結(jié)構(gòu)方式及參數(shù)配置填補(bǔ)了國內(nèi)汽輪機(jī)制造行業(yè)的空白。它的研制成功，為實(shí)現(xiàn)我國水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù)和裝備的完全國產(chǎn)化，并在國內(nèi)水泥工業(yè)推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　在此基礎(chǔ)之上，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院根據(jù)參與并完成施工設(shè)計(jì)且正常投運(yùn)的寧國水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)、配合日本川崎公司進(jìn)行的柳州水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體會(huì)、以及天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院已經(jīng)成熟的帶補(bǔ)燃鍋爐的余熱發(fā)電技術(shù)，對(duì)純低溫余熱發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù)和裝備進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的研究，形成了完全國產(chǎn)化的利用窯頭、窯尾的純低溫廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)思路和實(shí)施方案。
　　2002年5月，天津院與上海萬安企業(yè)總公司達(dá)成了共識(shí)，對(duì)該公司日產(chǎn)1350噸的四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯實(shí)施了純低溫廢氣余熱發(fā)電的技術(shù)改造。工程于2002年9月正式動(dòng)工，2003年5月建成投產(chǎn)，余熱電站裝機(jī)容量2.5MW，實(shí)際平均發(fā)電能力1800～2100kw，全部采用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)運(yùn)行，主要設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)基本運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　2003年3月，天津院承擔(dān)了廣西魚峰集團(tuán)有限公司日產(chǎn)3200噸的四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯的純低溫余熱電站技改工程的施工圖設(shè)計(jì)任務(wù)（日本川崎公司承擔(dān)方案設(shè)計(jì)及）。工程于2003年7月正式動(dòng)工，2004年7月建成投產(chǎn)，余熱電站裝機(jī)容量6MW，目前主要設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　至此，以海螺集團(tuán)寧國水泥廠4000t/d預(yù)分解窯配套建設(shè)的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)、廣西魚峰集團(tuán)3200t/d預(yù)分解窯配套建設(shè)的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)、上海金山水泥廠1350t/d預(yù)分解窯配套建設(shè)的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，形成了國內(nèi)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的示范工程。
3.1 純低溫余熱電站的系統(tǒng)配置
　　由于受水泥生產(chǎn)工藝流程、原料特性、主機(jī)設(shè)備、氣候條件等諸多因素的制約，相同規(guī)模的水泥生產(chǎn)線，其余熱品位和余熱量不盡相同，因此，盡管針對(duì)純低溫余熱進(jìn)行回收并進(jìn)行發(fā)電的理論技術(shù)基本一致，但純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模和配置、設(shè)備性能和特性則不完全相同。
3.1.1 引進(jìn)技術(shù)和裝備的純低溫余熱電站的系統(tǒng)配置
　　1995年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）贈(zèng)送給海螺集團(tuán)寧國水泥廠一套純低溫余熱發(fā)電設(shè)備。
　　寧國水泥廠的水泥生產(chǎn)線為一條4000t/d級(jí)的具有四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯。預(yù)熱器和冷卻機(jī)的出口廢氣流量和溫度分別為258550Nm3/h、370℃左右和306600Nm3/h、238℃左右。
    針對(duì)該條生產(chǎn)線低溫余熱資源的特點(diǎn)，該電站的系統(tǒng)配置及主機(jī)設(shè)備構(gòu)成如下：
　?、?采用二級(jí)混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)，額定功率為6480kW。利用參數(shù)較低的主蒸汽和來自閃蒸器的飽和蒸汽進(jìn)行發(fā)電；
　?、?設(shè)置具有專利技術(shù)的余熱鍋爐，能夠充分回收利用余熱資源：由于PH（預(yù)熱器）出口廢氣還要用于原料烘干，所以PH鍋爐采用臥式布置，強(qiáng)制循環(huán)，帶汽包的主要結(jié)構(gòu)；設(shè)置機(jī)械振打裝置來解決廢氣的粉塵附著問題。無省煤器，只設(shè)蒸發(fā)器和過熱器，從而確保出爐煙溫達(dá)到250℃以上，以滿足原料烘干；AQC鍋爐為立式自然循環(huán)鍋爐，帶汽包，采用自然沉降的除塵方式。
　?、?應(yīng)用熱水閃蒸技術(shù)，設(shè)置一臺(tái)高壓閃蒸器和一臺(tái)低壓閃蒸器，閃蒸出的飽和蒸汽混入汽輪機(jī)做功；
　?、?對(duì)窯頭熟料冷卻機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在冷卻機(jī)原有的余風(fēng)出口加裝閥門，從冷卻機(jī)中部抽取 360℃左右的廢氣。
　?、?整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的操作簡便可靠，并設(shè)有完善的報(bào)警和保護(hù)程序，使整個(gè)發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。
　　上述技術(shù)及關(guān)鍵裝備的配置，加上天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院成功的施工設(shè)計(jì)和服務(wù)，以及寧國水泥廠科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)部管理機(jī)制，自1997年投入正常生產(chǎn)運(yùn)行以來的業(yè)績表明，以上技術(shù)及裝備在寧國水泥廠余熱發(fā)電系統(tǒng)取得了成功的應(yīng)用。
3.1.2 國產(chǎn)化技術(shù)和裝備的純低溫余熱電站的系統(tǒng)配置
3.1.2.1  上海萬安企業(yè)總公司的水泥生產(chǎn)線為一條1350t/d的四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯。預(yù)熱器和冷卻機(jī)的出口廢氣流量和溫度分別為95000Nm3/h、360～390℃和94000Nm3/h、240℃左右。
    針對(duì)該條生產(chǎn)線的低溫余熱資源、天津院的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和國產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)，該電站的系統(tǒng)配置及主機(jī)設(shè)備構(gòu)成如下：
　?、?汽輪機(jī)為補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)（雙壓汽輪機(jī)），設(shè)計(jì)能力2.5MW。利用窯尾余熱鍋爐和窯頭余熱鍋爐產(chǎn)生的低參數(shù)主蒸汽和窯頭余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和輔助蒸汽進(jìn)行發(fā)電。這種系統(tǒng)的配置，在完全和充分回收利用窯頭廢氣中余熱的同時(shí)，簡化了熱力系統(tǒng)的配置。經(jīng)過近一年的生產(chǎn)運(yùn)行，主要設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)均運(yùn)轉(zhuǎn)正常；
　?、?SP余熱鍋爐的設(shè)計(jì)有獨(dú)特之處：立式布置、機(jī)械振打、自然循環(huán)。整個(gè)鍋爐的振打形式為連續(xù)式，清灰較為均勻，同時(shí)設(shè)計(jì)有合理的灰斗，避免了因清灰原因造成廢氣中含塵濃度突然增大而引起風(fēng)機(jī)跳停，影響水泥生產(chǎn)。該鍋爐最具特點(diǎn)的地方是采用自然循環(huán)方式，省掉了二臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)熱水泵，降低了運(yùn)行成本，提高了系統(tǒng)可靠性。立式的結(jié)構(gòu)形式，在節(jié)約了占地面積的同時(shí)，也方便了廢氣管道的布置；
　?、?AQC余熱鍋爐為立式、自然循環(huán)。由于冷卻機(jī)廢氣中粉塵粘附性不強(qiáng)，所以不設(shè)置清灰裝置。同時(shí)換熱管采用螺旋翅片管，大大增加了換熱面積，使得鍋爐體積大幅下降，降低了投資成本。同時(shí)，在AQC余熱鍋爐前端設(shè)置了高效沉降室，大大減輕了廢氣對(duì)AQC余熱鍋爐的磨損；
　　④ 對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改造，在中部設(shè)置抽風(fēng)口，作為AQC余熱鍋爐的取風(fēng)口，通過對(duì)冷卻機(jī)原抽風(fēng)口的風(fēng)門調(diào)節(jié)，保證中部抽風(fēng)口的廢氣溫度達(dá)到350℃以上。改造后實(shí)際廢氣參數(shù)為： 40000Nm3/h、350～400℃。窯頭余熱鍋爐為雙壓雙汽包鍋爐，產(chǎn)生的低參數(shù)主蒸汽和飽和輔助蒸汽同時(shí)進(jìn)入汽輪機(jī)做功。
　?、?整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用天津院自主開發(fā)的先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的操作簡便可靠，并設(shè)有完善的顯示、記錄、報(bào)警和保護(hù)程序，使整個(gè)發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行；
　?、?兩臺(tái)余熱鍋爐的廢氣側(cè)都設(shè)計(jì)有旁路系統(tǒng)，當(dāng)余熱鍋爐停用時(shí)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)可正常運(yùn)行；
　?、?根據(jù)該系統(tǒng)蒸氣溫度和壓力較低的情況，采用了最新的真空除氧方式，系統(tǒng)運(yùn)行成本較低；
　　該工程于2003年5月建成投產(chǎn)以來，經(jīng)過近一年的生產(chǎn)運(yùn)行，主要設(shè)備和系統(tǒng)均運(yùn)轉(zhuǎn)正常，電站平均發(fā)電能力1800kw，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該工程的建成和順利投運(yùn)，表明全部采用國產(chǎn)設(shè)備和天津院自主擁有的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的余熱發(fā)電系統(tǒng)取得了完全的成功。
3.1.2.2  廣西魚峰水泥股份有限公司3200t/d水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)時(shí)，其燒成窯尾排放的廢氣為：217200m3/h（標(biāo)況）—380℃，其燒成窯頭排放的廢氣為：245280 m3/h（標(biāo)況）—220℃。
　　針對(duì)該條生產(chǎn)線的低溫余熱資源、純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備的特點(diǎn)，日本川崎公司方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)配置及主機(jī)設(shè)備構(gòu)成如下：
　　①根據(jù)3200t/d生產(chǎn)線窯頭冷卻機(jī)廢氣排放溫度的分布，在滿足熟料冷卻的前提下，對(duì)現(xiàn)有冷卻機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改造，在改造后的冷卻機(jī)360℃的廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐。該鍋爐分二段設(shè)置，一段省煤器出水分為二路，一路作為AQC爐給水，另一路為PH爐鍋筒給水。二段過熱器出口產(chǎn)生的過熱蒸汽與窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽并列后進(jìn)入汽輪機(jī)作功。
　　AQC余熱鍋爐（國外技術(shù)，國內(nèi)生產(chǎn)制造）的結(jié)構(gòu)為：立式布置、自然循環(huán)，前端設(shè)置了高效沉降室，大大減輕了廢氣對(duì)AQC余熱鍋爐的磨損。
　?、诟鶕?jù)3200t/d水泥生產(chǎn)線窯尾工藝流程，在窯尾預(yù)熱器雙列廢氣出口管道上分別設(shè)置PH余熱鍋爐各一臺(tái)，兩臺(tái)余熱鍋爐共用一個(gè)鍋筒。PH余熱鍋爐設(shè)有蒸發(fā)器和過熱器，過熱器產(chǎn)生的蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并列后送入汽輪機(jī)作功。
　　PH余熱鍋爐（國外技術(shù)，國內(nèi)生產(chǎn)制造，關(guān)鍵部件國外引進(jìn)）的結(jié)構(gòu)為：臥式布置、機(jī)械振打、強(qiáng)制循環(huán)。振打形式為連續(xù)式，清灰均勻，
    ③本工程的余熱回收系統(tǒng)采用了低參數(shù)的汽輪機(jī)（國產(chǎn)設(shè)備）。額定功率為6MW，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。調(diào)速系統(tǒng)感應(yīng)機(jī)構(gòu)為電磁式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)式。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min、容量為6MW、電壓等級(jí)為6kV，通過公司現(xiàn)有110/6kV總降壓變電所與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
　　④低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)集中控制，操作人員可通過鍵盤發(fā)出指令調(diào)整各煙風(fēng)閥門、汽水閥門的開度等，使整個(gè)系統(tǒng)能適應(yīng)工況變化，使工藝流程能夠長期穩(wěn)定地運(yùn)行。
　　該工程于2004年7月建成投產(chǎn)以來，主要設(shè)備和系統(tǒng)均運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3.2 純低溫余熱電站的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
　　由于受窯型的不同、工藝流程的不同、水泥生產(chǎn)原燃料水分的不同、水泥工廠地理位置的不同等諸多因素的影響和制約，很難給出每一種窯型精確的低溫余熱電站的裝機(jī)規(guī)模、建設(shè)投資等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，可供參考的、比較重要的單位經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)見下表：

4  結(jié)論
　　完全利用水泥生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣余熱作為熱源的純低溫余熱發(fā)電工程，整個(gè)熱力系統(tǒng)不燃燒任何一次能源，在回收大量對(duì)空排放造成環(huán)境熱污染的廢氣余熱的同時(shí)，所建余熱發(fā)電工程不對(duì)環(huán)境造成任何污染，這對(duì)于減少二氧化碳的排放量，減少溫室效應(yīng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境起著積極的作用。
　　根據(jù)目前我國新型干法水泥生產(chǎn)線的工藝流程和廢氣參數(shù)，利用天津院的純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)，采用國產(chǎn)的裝備，具有噸熟料24～36kWh的發(fā)電能力。按照我國目前市場購電價(jià)0.50元/kWh估算，扣除余熱電站供電成本約0.15元/kWh，噸熟料成本可下降約10～15元。由此可見，純低溫余熱發(fā)電工程的實(shí)施，還可有效地降低企業(yè)的水泥生產(chǎn)成本、提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力，為企業(yè)產(chǎn)生良好的效益。
　　目前，我國電力供應(yīng)相對(duì)緊張，有關(guān)專家預(yù)測(cè)，電力緊張局面至少要2～3年才可緩解。因此，國家鼓勵(lì)利用工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱、余壓建設(shè)余熱發(fā)電項(xiàng)目，以緩解電力供應(yīng)緊張的局面，減少企業(yè)的進(jìn)一步損失，
　　水泥窯純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目由于能將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，可有效的減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)，廢氣通過余熱鍋爐降低了排放的溫度，還可有效的減輕水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的熱污染，具有顯著的環(huán)保效果。因此，這種具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的項(xiàng)目，必將具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。
　　
天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院
純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及業(yè)績介紹
天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院
2005年1月
一、前言
　　天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（英文簡稱TCDRI）是國內(nèi)最大的水泥工業(yè)甲級(jí)設(shè)計(jì)院，現(xiàn)隸屬于國資委，多年來，TCDRI一直致力于水泥工業(yè)的技術(shù)開發(fā)和裝備開發(fā)，經(jīng)過幾代人不懈的努力，使我國水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模和節(jié)能技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步，水泥工業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模由1000t/d、2000t/d快速發(fā)展到5000t/d、8000t/d、10000t/d。水泥燃料熱耗已由原來的4600～6700kJ/kg降低到2700～3300 kJ/kg，但即使如此，水泥生產(chǎn)過程中仍然有大量的400℃以下的中、低溫余熱仍不能被充分利用，由其所造成的能源浪費(fèi)依然驚人。
　　1990年，國家計(jì)委委托原國家建材局開展水泥廠中、低溫余熱發(fā)電的技術(shù)及裝備的研究開發(fā)工作，原國家建材局安排TCDRI承擔(dān)“八·五”國家重點(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)及裝備的研究開發(fā)工作，經(jīng)過“八·五”期間的艱苦努力，TCDRI會(huì)同國內(nèi)有關(guān)單位共同合作，完成了《帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)》的攻關(guān)工作，成功的回收了水泥生產(chǎn)過程中大量排放的400℃以下的廢氣余熱，該攻關(guān)工作獲得了“八·五”國家重大科技攻關(guān)成果獎(jiǎng)，并在“八·五”后期，利用攻關(guān)成果在國內(nèi)1000t/d、2000t/d、2500t/d、5000t/d等不同規(guī)模的水泥生產(chǎn)線上配套建設(shè)了多座裝機(jī)規(guī)模從6MW、7.5MW、12MW到25MW不等的帶補(bǔ)燃鍋爐的中、低溫余熱電站。
　　進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)九十年代中后期，TCDRI積極響應(yīng)國家倡導(dǎo)的資源綜合利用政策，自主開發(fā)了符合國家資源綜合利用政策的資源綜合利用電站的技術(shù)及相應(yīng)配套的系統(tǒng)，在充分回收利用水泥生產(chǎn)線中、低溫廢氣余熱的同時(shí)，采用循環(huán)流化床鍋爐作為補(bǔ)燃鍋爐，燃用發(fā)熱量低于12560kJ/kg的劣質(zhì)煤（煤矸石）進(jìn)行發(fā)電或熱電聯(lián)供，循環(huán)流化床鍋爐所產(chǎn)灰渣全部回用于水泥生產(chǎn)，不僅可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還具有顯著的社會(huì)和環(huán)境效益，符合我國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為我國資源綜合利用事業(yè)作出了應(yīng)盡的努力和貢獻(xiàn)。
　　國外對(duì)于純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)從六十年代末期即開始研制，到七十年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實(shí)用階段。尤其是日本，此項(xiàng)技術(shù)較為成熟，他們開發(fā)研制的余熱鍋爐及中、低品位蒸汽汽輪機(jī)（混壓進(jìn)汽式），經(jīng)數(shù)十個(gè)工廠多年運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明，技術(shù)成熟可靠并具有很大的靈活性。1996年日本新能源產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社（NEDO）向我國安徽省寧國水泥廠4000t/d預(yù)分解窯贈(zèng)送了一套6480kW的純中、低溫余熱電站設(shè)備，余熱電站部分的施工設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化由TCDRI承擔(dān)，已于1998年投入正常的生產(chǎn)運(yùn)行。
　　隨著國內(nèi)低參數(shù)、二級(jí)進(jìn)汽汽輪機(jī)的開發(fā)成功（TCDRI聯(lián)合有關(guān)汽輪機(jī)制造廠開發(fā)、制造），國產(chǎn)裝備的純中、低溫余熱電站也進(jìn)入了成熟階段，采用中、低品位余熱的純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有更顯著的節(jié)能效果。TCDRI設(shè)計(jì)的全部國產(chǎn)裝備的低溫余熱發(fā)電電站于2003年4月在上海萬安集團(tuán)金山水泥廠（1350t/d水泥熟料生產(chǎn)線）正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)2500kW，正常發(fā)電量為1900～2100kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)36kWh，接近國外同類電站的先進(jìn)水平。由我院承擔(dān)施工設(shè)計(jì)及部分設(shè)備供貨的廣西柳州水泥廠4000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線配套的裝機(jī)規(guī)模為6MW的純低溫余熱電站也已于2004年7月正式投運(yùn)。目前運(yùn)轉(zhuǎn)正常，平均發(fā)電能力為5500kW左右。
　　目前，由TCDRI承擔(dān)的全部國產(chǎn)化技術(shù)及裝備的浙江申河水泥有限公司與2500 t/d水泥熟料生產(chǎn)線相配套的裝機(jī)規(guī)模為3MW的純低溫余熱電站和浙江龍游縣青龍山水泥有限公司與1200t/d、2500 t/d水泥熟料生產(chǎn)線相配套的裝機(jī)規(guī)模為2×3MW的純低溫余熱電站正在施工建設(shè)之中，預(yù)計(jì)2005年3月底即可建成投產(chǎn)。與此同時(shí)，TCDRI正在承擔(dān)浙江山鷹水泥有限公司和浙江三獅水泥股份有限公司與2500t/d、5000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線相配套的裝機(jī)規(guī)模各為3MW＋6MW的純低溫余熱電站的施工圖設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)2005年8月底之前，將陸續(xù)投入生產(chǎn)運(yùn)行。
     TCDRI在水泥余熱利用方面經(jīng)過不斷的努力，近年來先后完成了四十多個(gè)水泥廠中、低溫補(bǔ)燃余熱電站及純余熱電站的設(shè)計(jì)，并成功投入運(yùn)行，尤其是上海萬安2500kW的純低溫余熱電站、廣西柳州水泥6MW的純低溫余熱電站的建成投運(yùn)，標(biāo)志著我國純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備已逐步走向成熟并進(jìn)入實(shí)用階段。
    
附件一、天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院可提供的服務(wù)內(nèi)容
1．有專業(yè)咨詢資質(zhì)，可承擔(dān)項(xiàng)目建議書的編制 。
2．有專業(yè)咨詢資質(zhì)，可承擔(dān)可行性研究報(bào)告的編制 。
3．有專業(yè)的熱工標(biāo)定資質(zhì)和雄厚的熱工標(biāo)定技術(shù)人員，可承擔(dān)各種規(guī)模的水泥生產(chǎn)線的熱工標(biāo)定。
4．有國家強(qiáng)制要求的從事電力工程設(shè)計(jì)所必備的壓力容器、壓力管道設(shè)計(jì)資質(zhì)。
5．有國家強(qiáng)制要求的從事電力工程設(shè)計(jì)所必備的電力工程乙級(jí)和余熱發(fā)電甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)，有已投運(yùn)的類似工程的設(shè)計(jì)業(yè)績，有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)力量：
　　可提出精確的余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)的定貨技術(shù)規(guī)格書，并配合鍋爐廠進(jìn)行鍋爐的方案設(shè)計(jì)。
　　可配合當(dāng)?shù)仉娏Σ块T完成接入系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。
　　可快速、準(zhǔn)確的完成指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和建設(shè)的基本設(shè)計(jì)，并編制有參考價(jià)值的工程概算。
　　可快速、精確的完成施工圖設(shè)計(jì)工作，并承擔(dān)駐廠服務(wù)工作。
　　可根據(jù)建設(shè)方的要求，提供設(shè)備成套供貨的服務(wù)，既有利于加快工程設(shè)計(jì)進(jìn)度，同時(shí)有利于降低設(shè)備的采購費(fèi)用。
6．有完整和完善的技術(shù)服務(wù)合作體系：
　　可提供擬建電站的運(yùn)行、管理及技術(shù)人員的培訓(xùn)服務(wù)。
　　可提供有豐富的類似電站工程的建設(shè)和管理經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，配合安裝單位的安裝工作。
　　可提供有豐富的類似電站工程的調(diào)試和試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，配合調(diào)試單位的工作
附件二、天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院純低溫余熱電站部分工程設(shè)計(jì)業(yè)績