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中国水泥窑余热发电技术

发布时间:2020-03-02 06:48:23 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

从保护环境,节约资源和能源,倡导可持续发展的角度,以及提高水泥企业的经济效益等方面看,减少水泥的产量,提高水泥和建筑物的质量应该是当务之急。致力于节能减排,向节能型转化升级。实施低温余热发电项目,将使水泥生产的成本大幅度降低,为水泥企业提高再生能源利用效率探索了新的途径和方式。

采用纯低温余热发电技术,把熟料生产过程中排放的余热进行回收,转化为电能再用于生产,不仅不会对环境造成污染,还能有效节约能源、减少粉尘和二氧化碳排放量,是水泥企业“节能减排”战役中的主战场,是降低成本、增加效益最为明显的一条路子,在不影响水泥生产工艺及不变动现生产设备的前提下,回收废气余热进行发电,能力达到40千瓦时/吨,超过我国平均水平的26-28千瓦时,年节煤17038吨。

水泥熟料锻烧过程中,由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400℃以下低温废气余热,其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上,造成的能源浪费非常严重。水泥生产,一方面消耗大量的热能(每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为100~115kg),另一方面还同时消耗大量的电能(每吨水泥约消耗90~115kwh)。如果将排掉的400℃以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产,可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低30%以上,对于水泥生产企业:可以大幅减少向社会发电厂的购电量或大幅减少水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的发电量以大大降低水泥生产能耗;可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象,同时由于减少了社会发电厂或水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的燃料消耗,可减少CO2等燃烧废物的排放而有利于保护环境。 降低能耗、保护环境

为“建设节约型社会、推进资源综合利用”政策的推行提供技术支持

能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础,是经济社会可持续发展的重要的物质保证。而随着经济的发展,资源约束的矛盾日益凸显。为此中国政府在为贯彻实施《节能中长期专项规划》而编制的《中国节能技术政策大纲》(2005年修订稿)中明确支持“大中型新型干法水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作。

建设余热电站,投资小,见效快,可以大幅降低水泥生产能耗既成本,相应地可以大幅提高企业经济效益。

根据新型干法水泥生产技术的发展,在1990年安排了国家重大科技攻关项目《水泥厂低温余热发电工艺及装备技术的研究开发》工作。截止2005年底,利用这项技术在中国国内的23个水泥厂36条1000~4000t/d预分解窑生产线上建设投产了28台、总装机为45.36万Kw的以煤矸石、石煤为补燃锅炉燃料的综合利用电站,各水泥厂取得了可观的经济效益。这项技术的研究、开发、推广、应用,为我国开发水泥窑纯低温余热发电技术及装备工作积累了丰富的经验。

根据研究、开发、推广《带补燃锅炉的水泥窑低温余热发电技术》的经验,结合日本KHI公司1995年为中国一条4000t/d水泥窑提供的6480Kw纯低温余热电站的建设,国内分别于1997年、2001年在一条2000t/d水泥线、一条1500t/d水泥线上利用中国国产的设备和技术建设投产了装机容量各为3000Kw、2500Kw的纯低温余热电站。2001年至2005年,中国水泥行业利用中国国产的设备和技术在十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d级新型干法窑上配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0

MW、6.0MW的纯低温余热电站,形成了中国第一代水泥窑纯低温余热发电技术,综合技术指标可以达到吨熟料余热发电量为3140KJ/kg-28~33kwh/t。

通过对十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d级新型干法窑2.0MW、3.0MW、6.0MW纯低温余热电站建设、运行经验的总结,自2003年起,中国研究、开发出了第二代水泥窑纯低温余热发电技术。至2007年2月,利用第二代水泥窑纯低温余热发电技术在中国国内的1条1500t/d、1条1800t/d及1条2000t/d、1条3200t/d、4条2500t/d、6条5000t/d共14条新型干法水泥生产线上设计、建设、投产了11台装机容量分别为1台3MW、1台3.3MW、2台7.5MW、3台4.5MW 2台9MW、2台18MW的纯低温余热电站,其吨熟料余热发电量均为3140KJ/kg-38~42kwh/t。安徽宁国、江西、山东、广西柳州等地的干法水泥窑先后建成带补燃炉和纯低温余热发电系统,并投入运行。可见,随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用,充分利用有限的资源和发展水泥窑化余热发电项目已成为水泥工业发展的一种趋势,也完全符合国家产业政策。本项目符合我国采用循环经济的模式实现国民经济可持续发展的要求,有利于推动循环经济的发展。

对于带有5级预热器的水泥窑其余热发电能力在保证满足生料烘干所需废气温度为210℃、煤磨烘干所需废气参数、不影响水泥生产、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备的条件下,每吨熟料余热发电量实际上不可能超过750kcal/kg-33kwh(实际熟料产量为5500t/d,热耗为小于750kcal/kg或者预热器出口废气温度小于330℃,生料烘干温度大

于210℃时的发电功率不会大于7800Kw)。对于新型干法水泥煅烧工艺形成的低温废气余热,以熟料热耗750Kcal/Kg为基数,当熟料热耗每增加7~8Kcal/Kg时,吨熟料余热发电量应增加1 kwh以上。以750Kcal/Kg的熟料热耗,采用第二代余热发电技术, 电站发电功率应为7900~8750KW。

水泥熟料热耗从130公斤标煤减低到110公斤标煤。节能率为15左右,每年要减少熟料煤耗3以上。计算的标煤节省量为:8×0.130-8×0.110=0.16亿吨标煤,相应地减排CO2为:0.16亿吨×2.4=0.384亿吨。

(1)冷却机采用多级取废气方式,为电站采用相对高温高压主蒸汽参数及实现按废气温度将废气热量进行梯级利用创造条件;

(2)电站热力系统采用1.57~3.43MPa—340~435℃相对高温高压主蒸汽参数,为提高余热发电能力提供保证;

(3)汽轮机采用多级混压进汽(即补汽式)汽轮机,为将180℃以下废气余热生产的低压低温蒸汽转换为电能提供手段;

(4) 利用C2级旋风筒内筒至C1级旋风筒入口的450~600℃废气设置蒸汽过热器,使其一方面C1级旋风筒入口的废气温度仅需降低8~12℃(是水泥生产所允许的同时不会增加熟料热耗),另一方面通过设置的C2级旋风筒内筒过热器可使SP炉独立生产主蒸汽,有利于提高余热发电能力及增加电站生产运行管理的灵活性、稳定性;

(5) 窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式,即将AQC炉出口废气部分或全部返回冷却机,这样可以提高窑头熟料冷却机废气余热回收率并同时可以提高窑头AQC炉

进口废气温度从而进一步提高发电量。

中国水泥窑余热发电技术研究、开发、推广工作的整个过程均是以大连易世达能源工程有限公司的主要技术力量为核心并因此获得了若干项有关水泥窑余热发电技术的中国国家专利。

以750Kcal/Kg的熟料热耗,对于2500t/d窑:吨熟料余热发电能力应为

电站发电功率应为5200~5600KW)。 50~54kwh,

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