廣西魚峰集團(tuán)余熱發(fā)電工程項目介紹

一、前言
　　早在1993年12月，國家計委和日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）在北京簽訂了《日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)和中華人民共和國國家計劃發(fā)展委員會之間關(guān)于能源、環(huán)境的合作議定書》，該議定書是日本NEDO為幫助我國節(jié)能和環(huán)保事業(yè)所實施的綠色合作計劃的一部分，其目的是將日本國先進(jìn)并且成功的“水泥余熱發(fā)電設(shè)備”介紹給中國的水泥廠，通過他們提供或介紹的設(shè)備的有效運轉(zhuǎn)，證實“水泥余熱發(fā)電設(shè)備及技術(shù)”是成熟的，并且在中國可能的條件下進(jìn)行大力推廣其設(shè)備及普及其技術(shù)，以幫助中國能源利用率的提高和環(huán)境保護(hù)的改善。1995年確定首家“水泥余熱發(fā)電設(shè)備示范事業(yè)”在安徽寧國水泥廠4000t/d水泥生產(chǎn)線上實施。2002年確定第二家“示范事業(yè)”在我集團(tuán)公司3200t/d干法熟料生產(chǎn)線上實施。
二、工程概況
　　該項目利用了我們集團(tuán)公司3200t/d干法熟料生產(chǎn)線排放的中、低溫廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電。建設(shè)裝機規(guī)模為5700kW，設(shè)計年發(fā)電量為4200萬kWh，年供電量3800萬kWh。
　　該工程的主機設(shè)備：汽輪發(fā)電機組（國產(chǎn)）、PH鍋爐、AQC鍋爐和控制系統(tǒng)由日本贈送，其它輔助設(shè)備由廣西魚峰集團(tuán)公司自己采購。
　　該工程的工程設(shè)計：日本川崎重工負(fù)責(zé)提供方案設(shè)計和基本技術(shù)資料，詳細(xì)施工圖設(shè)計由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院完成。
　　在工程建設(shè)的組織和策劃上，日方為了降低工程總投資，采取了一些措施。主要是兩方面：一是設(shè)備的供貨，二是設(shè)計伙伴的選擇。在設(shè)備供貨上，大部分設(shè)備由日方負(fù)責(zé)供貨，一少部分由我們自己采購。在日方負(fù)責(zé)供貨的范圍中，一部分由日方在國外采購，如水處理成套設(shè)備、余熱鍋爐重要承壓設(shè)備、自動控制系統(tǒng)等；一部分由日方自己在國內(nèi)采購，如汽輪機、發(fā)電機、余熱鍋爐普通受壓設(shè)備、鍋爐鋼架、平臺、樓梯等；還有一部分設(shè)備日方委托天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院成套供貨，如電站高、低壓電氣設(shè)備。魚峰集團(tuán)自己采購的產(chǎn)品由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院負(fù)責(zé)選型并出具訂貨資料。通過采取這樣的供貨方式，相對于全部設(shè)備由日方在國外采購的方式，大大降低了工程的設(shè)備造價。二是設(shè)計伙伴選擇上，為了降低日方在設(shè)計成本上的支出，本工程的施工圖設(shè)計任務(wù)全部由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院承擔(dān)。
　　該工程的施工由廣西建工集團(tuán)和魚峰集團(tuán)內(nèi)部所屬施工部門負(fù)責(zé)，良好的施工質(zhì)量保證了工程的建設(shè)進(jìn)度。
　　該工程自2003年6月18日土建工程開工至2004年7月16日并網(wǎng)發(fā)電，經(jīng)過近2個月的帶負(fù)荷調(diào)試和性能考核，發(fā)電機平均輸出功率為5915kW，達(dá)到或超過了設(shè)計值，其余各項技術(shù)指標(biāo)也均達(dá)到或超過設(shè)計要求。
三、主機設(shè)置及熱力系統(tǒng)流程
3.1主機設(shè)置
a. 窯頭設(shè)置了AQC余熱鍋爐
　　在3200t/d水泥生產(chǎn)線窯頭經(jīng)適當(dāng)改造后的冷卻機的廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐，該鍋爐省煤器產(chǎn)生熱水為AQC鍋爐和PH鍋爐供水。AQC鍋爐生產(chǎn)的過熱蒸汽與窯尾余熱鍋爐生產(chǎn)的過熱蒸汽并列后進(jìn)入汽輪機作功。
b.窯尾設(shè)置PH余熱鍋爐
    根據(jù)廣西魚峰集團(tuán)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，兩臺余熱鍋爐共用一個鍋筒。PH余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽并列后送入汽輪機作功。
c. 設(shè)置適合于低溫余熱電站的汽輪機
    國產(chǎn)低參數(shù)汽輪機可適用于本工程的余熱回收。低參數(shù)汽輪機轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分。調(diào)速系統(tǒng)感應(yīng)機構(gòu)為電磁式，執(zhí)行機構(gòu)為液壓傳動式。根據(jù)水泥廠余熱發(fā)電的特點，汽輪機的運行方式分為轉(zhuǎn)速控制和壓力控制兩種方式，在汽輪機啟動過程中（提速及升負(fù)荷時），以汽輪機轉(zhuǎn)速為主要控制參數(shù)，以保證汽輪發(fā)電機組正常并網(wǎng)；當(dāng)機組達(dá)到額定負(fù)荷時，切換到壓力控制方式，這時以汽輪機入口蒸汽壓力為主要控制參數(shù)，而調(diào)節(jié)機組輸出功率以保證壓力基本穩(wěn)定，這種方式可適應(yīng)廢氣余熱參數(shù)的變化，使整個系統(tǒng)有較強的適應(yīng)性和可靠性，并做到“熱盡其用”；當(dāng)機組出力超過限定值時，自動開啟旁路閥，將部分蒸汽直接導(dǎo)入凝汽器，從而起到保護(hù)機組的作用。
d. 汽輪機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
　　根據(jù)我們地區(qū)的氣象條件和場地布置條件，汽輪機循環(huán)冷卻系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，冷卻構(gòu)筑物采用玻璃鋼冷卻塔。
3.2 余熱發(fā)電流程圖

          
3.3 基本廢氣參數(shù)和蒸汽參數(shù)
a. 廢氣參數(shù)

b. 基本蒸汽參數(shù)

3.4 工藝特點
   本系統(tǒng)與寧國的余熱發(fā)電及上海萬安的余熱發(fā)電都有不同之處：由于我們的水泥窯窯尾系統(tǒng)是雙列的，因此我們的設(shè)置的余熱鍋爐也是兩臺：PH-A、PH-B鍋爐，它們共用一個汽包；本系統(tǒng)的除氧方式選擇了化學(xué)除氧，不設(shè)置除氧器；本系統(tǒng)汽輪機采用了純冷凝式機組，不設(shè)置混壓進(jìn)汽，因此也沒設(shè)置閃蒸器，這些都與寧國水泥廠余熱電站系統(tǒng)的設(shè)置不同。另外，我們的PH-A、PH-B鍋爐都是強制循環(huán)，這與上海萬安SP爐自然循環(huán)也不同。
四、系統(tǒng)調(diào)試及試生產(chǎn)情況
1、系統(tǒng)調(diào)試情況
    該系統(tǒng)自2004年7月16日并網(wǎng)成功后，經(jīng)過了近2個月的帶負(fù)荷調(diào)試，在調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)，窯尾PH鍋爐的過熱蒸汽溫度、壓力與蒸發(fā)量很難協(xié)調(diào)控制，極易造成過熱蒸汽溫度過高，最高達(dá)380℃，比設(shè)計溫度高出30多度。經(jīng)過多次試驗及調(diào)整操作，最終找到了降低過熱蒸汽溫度的辦法。
　　但由于水泥窯2004年5月對預(yù)熱塔進(jìn)行了改造，使得窯頭、窯尾的廢氣溫度有了較大的變化。通常窯頭廢氣溫度比設(shè)計的360℃低60～80℃，只有280℃左右，窯尾A列廢氣溫度比設(shè)計的380℃高10～20℃，達(dá)到390℃左右，窯尾B列廢氣溫度比設(shè)計的380℃高30～55℃，達(dá)到430℃左右，當(dāng)窯頭廢氣溫度處于正常的設(shè)計溫度時，同樣也會造成進(jìn)入汽輪機的蒸汽過熱度偏高，有時進(jìn)汽溫度達(dá)365℃。后因汽輪機廠制造的汽輪機設(shè)備有較大的溫度適應(yīng)范圍，經(jīng)與川重和汽輪機廠商定，把進(jìn)入汽輪機過熱蒸汽溫度設(shè)定為小于等于370℃，在這樣的溫度下，允許長期運行，這樣解決了過熱蒸汽溫度偏高的問題。
　　在解決過熱蒸汽溫度偏高的問題后，發(fā)現(xiàn)日方設(shè)計的DCS控制系統(tǒng)有缺陷，主要表現(xiàn)在兩方面，一是服務(wù)器經(jīng)常死機，二是鍋爐汽包水位自動控制不準(zhǔn)確。服務(wù)器死機通過更換全套服務(wù)器予以解決，鍋爐汽包水位自動控制經(jīng)過一個多月的調(diào)試后基本滿足運行要求。
2、試生產(chǎn)情況
　　在兩個月的調(diào)試后，該系統(tǒng)進(jìn)入了試生產(chǎn)階段，我們于2004年9月10~19日連續(xù)10天對系統(tǒng)的性能進(jìn)行了考核，考核結(jié)果如下：
　  考核結(jié)果表明，雖然個別指標(biāo)沒有達(dá)到設(shè)計值，但是從工程總體目標(biāo)上來看，該系統(tǒng)完全達(dá)到了設(shè)計要求，通過近半年時間的運行表明，各子系統(tǒng)設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，統(tǒng)計2004年10月至12月3個月的數(shù)據(jù)表明，平均噸熟料發(fā)電量達(dá)35.6kWh/t。五、系統(tǒng)存在的不足
　　在我們運行的半年時間里，還有幾個問題一直沒有解決好，一個是窯頭溫度波動幅度大，波動速度快，且大多數(shù)時間溫度偏低。當(dāng)溫度低至200℃時，AQC鍋爐不能產(chǎn)生產(chǎn)過熱蒸汽，此時汽輪機只由PH鍋爐供汽，并且進(jìn)汽溫度可達(dá)385℃；第二個問題是，由于我們的水泥窯為雙列，當(dāng)窯B列（分解爐）有故障需要檢修時，由于兩臺鍋爐共用一臺鍋筒，另一臺PH鍋爐不能單獨運行，也即整個窯尾余熱回收系統(tǒng)不能正常運行，甚至造成電站汽輪機開停次數(shù)增多，這樣對汽輪機的運行壽命有所影響。
六、結(jié)束語
　　首先，本工程得益于川崎公司把日本相對成熟的技術(shù)直接應(yīng)用于魚峰工程項目上，使得系統(tǒng)總體上能夠取得較好的節(jié)能效果。
　　第二，正確的選擇了天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院作為合作伙伴，使得整體設(shè)計更符合中國國情，通過天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院的技術(shù)轉(zhuǎn)化和詳細(xì)的施工圖設(shè)計，使得工程沒有因為標(biāo)準(zhǔn)的差異、國情的不同而造成不好的影響。天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院很好的把為川崎承擔(dān)的設(shè)計及設(shè)備成套工作以及直接為我公司承擔(dān)的設(shè)計工作結(jié)合起來，直接起到了工程整體規(guī)劃、基礎(chǔ)把關(guān)和技術(shù)支持作用，為我公司的順利投產(chǎn)作出了他們的貢獻(xiàn)。
　　我廠具有一批高素質(zhì)人才，在項目實施階段也發(fā)揮了重要作用。
　　利用新型干線水泥窯余熱發(fā)電符合國家政策，于企業(yè)于社會都有很好的效益。該項目給擬建設(shè)余熱發(fā)電工程的水泥企業(yè)提供了一個可借鑒的例子。我公司有幸走在水泥窯中低溫余熱發(fā)電事業(yè)的前列，我代表我們魚峰公司和我個人，衷心的感謝曾經(jīng)給予我們大力支持和殷切關(guān)注的所有協(xié)作單位和各界朋友，我們也愿意盡我們自己微薄的力量，為我國余熱發(fā)電事業(yè)、為我國的節(jié)能事業(yè)作出我們最大的努力。