云南吳龍實(shí)業(yè)集團(tuán)巧家白鶴灘建材有限公司2000t/d水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目

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一、案例名稱

云南吳龍實(shí)業(yè)集團(tuán)巧家白鶴灘建材有限公司2000t/d水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

云南吳龍實(shí)業(yè)集團(tuán)巧家白鶴灘建材有限公司屬于云南吳龍實(shí)業(yè)集團(tuán)下屬骨干企業(yè)，公司技改的水泥生產(chǎn)線，是巧家縣唯一的水泥生產(chǎn)線，年產(chǎn)水泥熟料達(dá)100萬噸，總投資3.3億元，于2011年6月投入生產(chǎn)運(yùn)行。2012年水泥線相關(guān)資源消費(fèi)量為:水10.8萬噸、煤54008噸、電6333萬kW·h。2013年水泥線相關(guān)資源消費(fèi)量:水24.46萬噸(其中重復(fù)用水18.13萬噸)煤89357.35噸、電8878萬kWh。

三、案例內(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

盡可能做到余熱電站在正常運(yùn)行時(shí)不影響水泥熟料生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，余熱電站建設(shè)時(shí)減少對水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的影響，在此前提下余熱電站設(shè)計(jì)遵循“技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)可靠、節(jié)約投資”的原則，指導(dǎo)思想如下

(1)在不影響水泥生產(chǎn)的前提下最大限度地利用余熱。

(2)在技術(shù)方案上統(tǒng)一考慮回收利用水泥生產(chǎn)線窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器的廢氣余熱，冷卻機(jī)采用中部抽風(fēng)，合理設(shè)計(jì)中部抽風(fēng)口，最大限度利用余熱，并將熱能轉(zhuǎn)換成電能，用于水泥企業(yè)的生產(chǎn)。

(3)在生產(chǎn)可靠的前提下，提倡技術(shù)先進(jìn)。要盡可能采用先進(jìn)的工藝(熱力系統(tǒng))技術(shù)方案，以降低操作成本和改造基建的投入。

(4)以生產(chǎn)可靠為前提，采用成熟可靠的工藝和裝備，克服同類型、同規(guī)模項(xiàng)目中暴露出的問題。

(5)余熱電站設(shè)備全部采用國產(chǎn)先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保型設(shè)備，主要有AOC鍋爐、SP鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電氣自控設(shè)備、鍋爐水處理、冷卻塔及循環(huán)水泵房等。

(6)余熱電站主、輔機(jī)的過程控制采用集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

2.主要突破和創(chuàng)新點(diǎn)

(1)首創(chuàng)沉降室與窯頭余熱鍋爐一體化結(jié)構(gòu)，簡化設(shè)備和窯頭風(fēng)管布置。

首創(chuàng)性地提出取消沉降室，直接采用自帶沉降室的窯頭余熱鍋爐(煙氣下進(jìn)上出鍋爐底部設(shè)置沉降段和防磨管)。

圖1為下進(jìn)風(fēng)式自帶沉降室的窯頭余熱鍋爐實(shí)物照片。

圖1 沉降室與窯頭余熱鍋爐一體化結(jié)構(gòu)

(2)首創(chuàng)性地提出窯頭廢氣從余熱鍋爐下部往上流動(dòng)，從機(jī)理上徹底解決顆粒對受熱面的磨損，同時(shí)有效解決積灰問題。

從根本上解決積灰和磨損的問題的兩點(diǎn)措施為，其一必須在利用廢氣余熱之前，預(yù)先分離廢氣中的粉塵大顆粒，減小進(jìn)入窯頭余熱鍋爐的顆粒粒徑;其二降低顆粒在窯頭余熱鍋爐內(nèi)的流速。

為了分析沉降室對廢氣中粉塵顆粒的分離效率，研究了粉塵顆粒的粒徑分布，如圖2所示。窯頭熟料冷卻機(jī)中部抽取的廢氣中粉塵顆粒的粒徑主要分布在80~100um的范圍內(nèi)。

圖2 窯頭余熱鍋爐入口粉塵粒徑分布

(3)窯尾余熱鍋爐的受熱面布置方式及振打清灰方式的技術(shù)創(chuàng)新。

窯尾余熱鍋爐的受熱面幾乎都采用光管束，并且必須進(jìn)行實(shí)時(shí)清灰裝置，目前廣采用的方式為機(jī)械振打清灰。窯尾余熱鍋爐運(yùn)行中存在的主要問題是清灰除塵裝置效果不佳，除塵裝置壽命短、易損壞，以及密封不良導(dǎo)致的漏風(fēng)。

從管片整體振動(dòng)原理和性能分析、振打試驗(yàn)、振打裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面分析和研究的基礎(chǔ)上，確定了窯尾余熱鍋爐結(jié)構(gòu):采用單鍋筒、自然循環(huán)方式、露天立式布置，煙氣從上向下分別橫向沖刷過熱器、五級蒸發(fā)器、省煤器。在每一級蛇形管受熱面上都設(shè)置了清灰振打裝置。

(4)開創(chuàng)性地研究窯頭二次過熱技術(shù)，增加系統(tǒng)發(fā)電能力，提高余熱利用率噸熟料發(fā)電量從32kW·h/t.cl提高至38kW·h/t.cl以上。

純低溫余熱發(fā)電技術(shù)適用于建材、鋼鐵、化工等有大量廢氣排放的行業(yè)企業(yè)，方面可以綜合利用生產(chǎn)過程中排放的廢熱資源，回收高溫?zé)煔獾臒崃孔儚U為寶，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，部分緩解企業(yè)生產(chǎn)用電的緊張形勢;另一方面可降低排煙溫度和排塵濃度，減輕熱污染和環(huán)境污染。

3.節(jié)能改造具體內(nèi)容

該工程為利用一條2000t/d熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾廢氣余熱建設(shè)的一座4500kW純低溫余熱發(fā)電站。

2000t/d熟料線廢氣余熱條件為:

AOC余熱鍋爐回收窯頭冷卻機(jī)100000Nm'/h(標(biāo)況)，380C廢氣余熱過熱器生產(chǎn)1.15MPa-360°C過熱蒸汽8.5t/h,0.3MPa-178°C低壓蒸汽2t/h，經(jīng)過鍋爐后的廢氣溫度降至約95°C。

SP余熱鍋爐回收窯尾預(yù)熱器204000Nm'/h(標(biāo)況)，340C廢氣余熱生產(chǎn)1.25MPa-320°C過熱蒸汽17.1t/h，廢氣溫度由340°C降至約200°C。

以上回收熱量經(jīng)發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的平均電量為4461kW。

圖3 下進(jìn)風(fēng)式窯頭余熱鍋爐水泥密低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖

4.項(xiàng)目實(shí)施情況

項(xiàng)目2012年9月30日簽訂合同，2012年11月9日開工至2013年10月12日并網(wǎng)發(fā)電，目前項(xiàng)目進(jìn)入正常生產(chǎn)階段。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

(1)改造前后系統(tǒng)(設(shè)備)用能情況及主要參數(shù)。

2013年水泥線相關(guān)資源消費(fèi)量:水24.46萬噸(其中重復(fù)用水18.13萬噸)、煤89357.35噸、電8878萬kW·h。水泥線余熱發(fā)電系統(tǒng)于2013年10月并網(wǎng)發(fā)電，投產(chǎn)后年供電量預(yù)計(jì)為2954.97x10*kW·h，全部用于水泥線生產(chǎn)用電，預(yù)計(jì)占到水泥線總用電量的33%。

(2)節(jié)能量計(jì)算方法。

該項(xiàng)目為利用低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電項(xiàng)目因此余熱發(fā)電項(xiàng)目每年扣除自用電后的供電量即為年節(jié)能量。

(3)項(xiàng)目年節(jié)能量。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)年發(fā)電量3211.92x10“kW·h(按7200小時(shí)/年計(jì)算)，扣除自用電后年供電量達(dá)到2954.97x10“kW·h，按照全國火電機(jī)組平均發(fā)電煤耗為330g/kW·h標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤9751噸。

2.年節(jié)能效益

項(xiàng)目預(yù)計(jì)年節(jié)能2954萬kW·h，預(yù)計(jì)年節(jié)能效益1477萬元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用節(jié)能效益分享型的合同能源管理模式，合同期為9年，期中建設(shè)期1年，余熱發(fā)電項(xiàng)目每年扣除自用電后的供電量即為年節(jié)能量，通過有功電表測定，雙方簽字并蓋章認(rèn)可，抄表周期為當(dāng)月25日至次月25日，每月5日前業(yè)主向節(jié)能服務(wù)公司支付上月電費(fèi)。在效益分享期內(nèi)(96個(gè)月)，節(jié)能服務(wù)公司分享90%的項(xiàng)目節(jié)能效益，如果遇到國家電力部門電價(jià)上調(diào)時(shí)，雙方公司各按50%比例分享電價(jià)上調(diào)部分。

六、融資渠道

項(xiàng)目靜態(tài)總投資3077.2萬元(不含土建工程)，向中國民生銀行南京分行貸款2200萬元。