面向二十一世纪的水泥工业纯低温余热发电技术及装备2

水泥 2000-12-26

面向二十一世纪的水泥工业纯低温余热发电技术及装备

　　上述这台汽轮机无论其结构方式还是参数配置国内是没有先例的（在中小型汽轮机设计制造方面，在本文发表之前，国内仅能生产一个进汽口—即仅为主进汽口的汽轮机，其主进汽参数为1.2～1.6MPa-280～340℃、1.3MPa-340℃、1.6MPa-350℃、2.4MPa-400℃、3.43MPa-435℃等），该台汽轮机整机内效率为77.5%，连同发电机在内的总效率为75.5%。该工程日方所赠送的全套设备造价约合15亿日元，宁国水泥厂配套资金约2800万元人民币。
● 为了实现国产化装备的纯中低温余热发电技术的应用，天津水泥工业设计研究院在充分消化吸收日本人赠送给安徽宁国水泥厂纯中低温余热发电全套设备中的混压进汽式汽轮机设计、制造技术后，由于中国建筑材料科学研究院承担的“八五”国家重点科技攻关课题《双流低温余热发电系统及螺杆膨胀机的研究开发》工作遇到了困难。天津水泥工业设计研究院1997年承担了国家建材局部门研究开发项目——也为中国建筑材料科学研究院“八五”国家重大科技攻关课题的延续项目——《水泥厂中低温余热发电专用设备——混压进汽式汽轮机的研究开发》项目。经过近两年的研究、实验，首台样机——4500kW补汽式汽轮应用于杭州钱潮建材股份有限公司1000t/d带五级预热器的预分解窑4500kW以流化床锅炉为补燃锅炉的中低温余热电站（该电站之所以仍采用补燃发电，主要考虑：一旦混压进汽即补汽不成功，将补汽系统自发电热力系统中切除后，电站仍能正常运行发电，除电站经济效益略差外，不至于使电站不能生产运行而给水泥厂造成更大的损失），该电站（包括混压进汽系统）于2000年7月1日并网发电成功至9月6日全套电站通过生产运行考核，其汽轮机原理及参数见图二。
　　这台汽轮机的整机内效率达到了73.4%，连同发电机在内的总效率达到了70.5%，其结构方式及参数配置达到了国外先进工业国家二十世纪九十年代中期水平并填补了国内机械制造行业的空白，同时该台设备造价（含发电机）仅为242万元人民币，相当于日本人同规模机组造价的25%。这台机组的研制成功，为实现我国水泥工业纯中低温余热电站全套装备的国产化、为在国内水泥工业推广应用纯中低温余热发电技术奠定了坚实的装备设备、制造技术基础。（即将该台机组的补汽技术应用到国产进汽参数为1.2～1.6MPa-280～340℃的一个进汽口标准汽轮机后，可生产出适于水泥窑纯中低温余热发电所需的特种汽轮机—低参数混压进汽式汽轮机，与带补燃锅炉的中低温余热发电工艺及装备技术结合后取消补燃锅炉，形成完整的水泥窑纯中低温余热发电技术及装备并可保证安全、稳定、经济、高效地投入生产运行）将在国内水泥工业二十一世纪中低温余热电站系统设计、装备技术设计及制造、国产化纯中低温余热发电技术的推广应用引进革命性变化，与新型干法水泥生产技术、带补燃锅炉的中低温余热发电技术的推广应用有同等重要的意义。
　　经过天津水泥工业设计研究院及国内水泥生产企业、余热发电各类装备制造企业的十余年的共同努力，我国水泥工业能够安全、可靠、经济、高效地采用如下三种类型的余热发电技术及装备：（1）利用水泥窑150℃～900℃的高、中、低温废气余热进行发电，其发电能力可以达到——在每公斤水泥熟料热耗为6562KJ的条件下，每吨水泥熟料发电能力大于195kW；（2）利用流化床补燃锅炉技术，将水泥窑150℃～450℃的中、低温废气余热全部回收并用以发电，根据废气余热温度的不同，余热发电能力可以达到每吨水泥熟料32～48kW；（3）利用纯中低温余热发电技术，将水泥窑150℃～450℃的废气余热全部转换为热能，根据废气余热温度的不同，在熟料热耗不变的条件下，每吨水泥熟料余热发电能力为32～48kW。
　　对于中国建筑科学研究院：
　　根据其所承担的课题任务，中国建筑材料科学研究院汇同天津大学等有关单位对双流低温余热发电系统及螺杆式膨胀机进行了大量的实验研究工作，先后在实验室内研究开发成功了5kW及150kW的两相流螺杆式膨胀机并开发制造出了600kW样机，其整机内效率达到了60%。由于国内设计、制造、材料技术水平的限制，螺杆膨胀机的大型化问题目前遇到了暂时难以克服的困难。由于单台机组发电能力的限制，使其难以在实际工程中推广应用，因此目前这项技术的研究开发工作处于停顿状态。
　　对于南京水泥工业设计研究院：
　　“八五”期间，南京水泥工业设计研究院没有承担国家的余热发电技术攻关任务，但其在水泥窑纯中低温余热发电技术及装备的研究、开发方面同样做了积极的、有意义的探索，为江西万年水泥厂2000t/d带有四级预热器的预分解窑利用窑尾约180000Nm3/h—410℃及窑头熟料冷却机约140000 Nm3/h——250℃的废气余热设计投产了一套3000kW（汽轮机为：一个进汽口的国产标准汽轮机，其进汽参数为1.2MPa-280℃）纯中低温余热电站。尽管由于当时国产汽轮机的限制及其它设备、热力系统配置技术的限制，使该条水泥窑具备的3600kW余热发电能力仅能达到实际生产运行的2000～2400kW，但确为纯中低温余热电站国产化装备在水泥企业的设计、生产运行提供了可以借鉴的经验，也为实现纯中低温余热电站系统配置技术及装备设计、制造国产化贡献了力量。
　　综上所述，经过十余年的艰苦努力，我国水泥工业无论是高温，还是中温、低温废气余热可全部回收转换为电能并实现了余热发电工艺及装备的国产化目标，为二十一世纪我国水泥工业中低温余热发电技术及装备在水泥、钢铁、冶金、化工等行业的推广应用奠定了坚实的设计技术、装备设计及制造技术、生产运行管理技术、自动控制技术基础，为我二十一世纪节能技术的进一步发展创造了条件。

编辑：

监督：0571-85871513

投稿：news@ccement.com

凡注明来源水泥网的文字、图片、音视频稿件，未经授权，不得转载，违者将依法追究责任。联系电话： 0571-85871513，邮箱：news@ccement.com。(免责声明)