水泥余热利用.ppt
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1、水泥余热利用基础知识1.我国水泥余热电站建设市场空间分我国水泥余热电站建设市场空间分析析 n n国家八部委近期联合印发关于加快水泥工业结构调整的若干意见中要求,到2010年,我国新型干法水泥采用余热发电的生产线要达到干法水泥生产线的40%。不过,照目前企业一窝蜂地上余热发电生产线的速度来看,到2010年肯定会突破这个数字。天津水泥工业设计研究院余热发电室副主任葛立武对水泥余热发电的发展前景充满信心。n n1.1.建设井喷建设井喷 作为世界水泥消费和生产大国,十五期间,我作为世界水泥消费和生产大国,十五期间,我国水泥工业取得了长足发展。国水泥工业取得了长足发展。20052005年水泥产量达年水泥
2、产量达到到10.6410.64亿吨,五年平均增速为亿吨,五年平均增速为12%12%。这期间,。这期间,我国水泥工业掀起了新型干法水泥生产线建设高我国水泥工业掀起了新型干法水泥生产线建设高潮。目前,新型干法水泥生产能力占我国全部水潮。目前,新型干法水泥生产能力占我国全部水泥生产能力的比重已提高到了泥生产能力的比重已提高到了40%40%。葛立武告诉。葛立武告诉记者,截至记者,截至20052005年末,全国日产年末,全国日产700700吨以上的新吨以上的新型干法水泥生产线共有型干法水泥生产线共有622622条,其中日产条,其中日产10001000吨吨以上的有以上的有580580条。条。n n不过,我
3、国水泥工业的快速发展也给水泥企业带来了前所未有的压力。由于我国水泥工业存在着总量潜在过剩、结构不合理;资源、能源消耗大,综合利用水平不高;企业数量多、规模小,产业集中度低;落后生产能力比重大;技术法规不够完善等诸多问题和矛盾。2003年开始,我国水泥企业利润开始急剧下滑。葛立武告诉记者,在这种情况下,为了降低生产成本,提高产品竞争能力,水泥余热电站建设开始浮出水面。n n对于目前出现的水泥余热电站建设井喷形势,中对于目前出现的水泥余热电站建设井喷形势,中国水泥协会秘书长孔祥忠告诉记者原因有三:其国水泥协会秘书长孔祥忠告诉记者原因有三:其一,十五期间,我国新型干法水泥生产能力达到一,十五期间,我
4、国新型干法水泥生产能力达到了水泥总生产能力的了水泥总生产能力的40%40%,上水泥余热发电生产,上水泥余热发电生产线有了基础;其二,随着经济发展,电力、煤炭线有了基础;其二,随着经济发展,电力、煤炭出现紧张,价格也持续上涨,对水泥企业的影响出现紧张,价格也持续上涨,对水泥企业的影响很大,因为电价、煤价要占到水泥生产成本的很大,因为电价、煤价要占到水泥生产成本的60%60%以上,远远超过了其原材料的成本,从节电、以上,远远超过了其原材料的成本,从节电、节煤角度考虑,企业需要利用余热,降低生产成节煤角度考虑,企业需要利用余热,降低生产成本;其三,十五期末,国家号召节能,发布的本;其三,十五期末,国
5、家号召节能,发布的节能中长期专项规划中明确提出,要积极推节能中长期专项规划中明确提出,要积极推广水泥窑余热发电技术,并要求在日产广水泥窑余热发电技术,并要求在日产20002000吨以吨以上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置3030套,套,这为水泥余热电站的建设提供了政策支持。这为水泥余热电站的建设提供了政策支持。n n2.2.空间巨大空间巨大 国外对于纯中低温余热发电技术从国外对于纯中低温余热发电技术从6060年代末年代末期即开始研制,期即开始研制,7070年代中期进入实用阶段,到年代中期进入实用阶段,到8080年代初期此项技术的应用达到了高潮,渐趋普及
6、。年代初期此项技术的应用达到了高潮,渐趋普及。日本对此项技术的研究开发较早,也较为成熟。日本对此项技术的研究开发较早,也较为成熟。上世纪上世纪9090年代中期,经原国家计委和国家建材局年代中期,经原国家计委和国家建材局与日本有关方面协商,由日本新能源产业株式会与日本有关方面协商,由日本新能源产业株式会社提供了一套社提供了一套64806480千瓦的纯低温余热电站设备,千瓦的纯低温余热电站设备,应用于安徽宁国水泥厂应用于安徽宁国水泥厂4000t/d4000t/d生产线,于生产线,于19981998年年投入运行至今,吨熟料发电量超设计水平。投入运行至今,吨熟料发电量超设计水平。20032003年,又
7、在广西鱼峰集团柳州水泥厂年,又在广西鱼峰集团柳州水泥厂3200t/d3200t/d生产线生产线上建成了装机容量为上建成了装机容量为57005700千瓦的低温电站,近两千瓦的低温电站,近两年来,平均发电功率为年来,平均发电功率为59105910千瓦,吨熟料发电量千瓦,吨熟料发电量达到达到35.635.6度。度。n n我国水泥余热发电技术的开发研究始于八五期间,我国水泥余热发电技术的开发研究始于八五期间,多年来,经研究设计、设备制造及水泥生产企业多年来,经研究设计、设备制造及水泥生产企业联手合作,坚持不懈的努力,产学研相结合,在联手合作,坚持不懈的努力,产学研相结合,在政府部门的大力支持下,目前已
8、在不同规模的新政府部门的大力支持下,目前已在不同规模的新型干法生产线上,利用国产设备建设了多种低温型干法生产线上,利用国产设备建设了多种低温余热发电装置,但应用尚不普遍。截至目前,我余热发电装置,但应用尚不普遍。截至目前,我国有国有4949条采用余热发电技术的新型干法生产线投条采用余热发电技术的新型干法生产线投入运营,不足我国现有新型干法水泥生产线的入运营,不足我国现有新型干法水泥生产线的10%10%,其中,其中3232条为补燃型,条为补燃型,1717条为纯低温型(有条为纯低温型(有4 4条是采用引进的技术和装备)。预计到今年底,条是采用引进的技术和装备)。预计到今年底,还有约还有约2525条
9、纯低温余热发电站投入运营条纯低温余热发电站投入运营.n n到2010年,如果40%的新型干法生产线采用余热发电技术,可以预期,新型干法水泥余热年发电量可达84亿度。按电站自用电率8计算,年供电量约为77亿度。如按供电煤耗每度380克标煤计算,相当于年节约300万吨标煤、减少粉尘排放约4万吨、减少CO2排放约660万吨、减少SO2排放约6万吨、减少NOX排放约4.5万吨,可使吨水泥熟料成本降低约1015元。n n可以看出,水泥企业充分利用余热发电,既可以可以看出,水泥企业充分利用余热发电,既可以最大限度满足企业终身的用电需求,减少外购电最大限度满足企业终身的用电需求,减少外购电量,又可以降低水泥
10、制造成本,提高经济效益,量,又可以降低水泥制造成本,提高经济效益,是世界水泥工业发展的趋势。我国作为世界最大是世界水泥工业发展的趋势。我国作为世界最大的水泥生产和消费大国,也是能源紧缺国家,充的水泥生产和消费大国,也是能源紧缺国家,充分利用水泥窑余热发电势在必行。中国建筑材料分利用水泥窑余热发电势在必行。中国建筑材料工业协会会长张人为认为,以后我国新建新型干工业协会会长张人为认为,以后我国新建新型干法水泥生产线都应考虑采用纯低温余热发电技术,法水泥生产线都应考虑采用纯低温余热发电技术,并纳入设计规范,作为新型干法水泥工厂建设的并纳入设计规范,作为新型干法水泥工厂建设的不可或缺的工程内容。因此,
11、中国有多少条水泥不可或缺的工程内容。因此,中国有多少条水泥生产线,水泥余热发电市场就有多大。生产线,水泥余热发电市场就有多大。n n3.3.大有可为大有可为 我国水泥余热发电经历了高温余热发电、带补我国水泥余热发电经历了高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和目前的纯低温余热发电燃炉的中低温余热发电和目前的纯低温余热发电三个阶段,其中纯低温余热发电由于是不用燃料三个阶段,其中纯低温余热发电由于是不用燃料的余热利用,所以更符合节能环保的要求,也是的余热利用,所以更符合节能环保的要求,也是政府重点鼓励的对象。政府重点鼓励的对象。据悉,纯低温水泥余热发电过程是将水泥生产据悉,纯低温水泥余热发电过程是
12、将水泥生产的预烧成过程中产生的废气由余热回收锅炉进行的预烧成过程中产生的废气由余热回收锅炉进行热回收,再由蒸汽轮发电机进行发电。目前,日热回收,再由蒸汽轮发电机进行发电。目前,日本川崎重工是全世界水泥余热发电设备市场资格本川崎重工是全世界水泥余热发电设备市场资格最老、市场占有率最高的厂商。最老、市场占有率最高的厂商。水泥余热电站的一次性投资较大,一条日产水泥余热电站的一次性投资较大,一条日产50005000吨的水泥生产线安装余热发电设备的投资为吨的水泥生产线安装余热发电设备的投资为50005000万元左右人民币。万元左右人民币。n n在良好的市场前景和巨大的利益诱惑面前,近年在良好的市场前景和
13、巨大的利益诱惑面前,近年来我国一大批装备制造企业都开始挖掘这个市场。来我国一大批装备制造企业都开始挖掘这个市场。目前杭州锅炉厂占据了国内目前杭州锅炉厂占据了国内90%90%的余热锅炉的余热锅炉市场,而蒸汽轮发电机的市场则主要被杭州汽轮市场,而蒸汽轮发电机的市场则主要被杭州汽轮机厂、南京汽轮机厂和青岛汽轮机厂瓜分。因为机厂、南京汽轮机厂和青岛汽轮机厂瓜分。因为发电设备市场下滑,国内的南通锅炉厂、哈尔滨发电设备市场下滑,国内的南通锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、郑州锅炉厂、江苏盐城锅炉厂都对这一锅炉厂、郑州锅炉厂、江苏盐城锅炉厂都对这一市场虎视眈眈。市场虎视眈眈。国产水泥余热发电设备与国外相比虽然已经没国产
14、水泥余热发电设备与国外相比虽然已经没有技术门槛需要跨越,但是全套技术装备水平与有技术门槛需要跨越,但是全套技术装备水平与国际先进水平相比尚有较大差距,需要全面配套国际先进水平相比尚有较大差距,需要全面配套的跨越式发展。装备制造企业应该把自主创新与的跨越式发展。装备制造企业应该把自主创新与技术引进相结合,加快引进消化吸收步伐。可以技术引进相结合,加快引进消化吸收步伐。可以断定,水泥余热发电市场将给装备制造企业带来断定,水泥余热发电市场将给装备制造企业带来发展机遇发展机遇 水泥干法回转窑生产线余热发电水泥干法回转窑生产线余热发电1概述概述n n尽管水泥生产热耗已下降到尽管水泥生产热耗已下降到尽管水
15、泥生产热耗已下降到尽管水泥生产热耗已下降到700700800Kcal/kg.cl800Kcal/kg.cl,但在生产过程中,但在生产过程中,但在生产过程中,但在生产过程中,仍有大量的中、低品位余热被排放掉,其热量约占水泥熟料烧成系统仍有大量的中、低品位余热被排放掉,其热量约占水泥熟料烧成系统仍有大量的中、低品位余热被排放掉,其热量约占水泥熟料烧成系统仍有大量的中、低品位余热被排放掉,其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的总热耗量的总热耗量的总热耗量的30%30%左右。水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。左右。水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。左右。水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。左右
16、。水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。4000t4000td d水泥生产线上,预热器(水泥生产线上,预热器(水泥生产线上,预热器(水泥生产线上,预热器(PHPH)和冷却机()和冷却机()和冷却机()和冷却机(AQCAQC)出口废气)出口废气)出口废气)出口废气流量和温度分别为流量和温度分别为流量和温度分别为流量和温度分别为258550Nm3/h258550Nm3/h、340340和和和和306600Nm3/h306600Nm3/h、238238。利用两台高效余热锅炉,。利用两台高效余热锅炉,。利用两台高效余热锅炉,。利用两台高效余热锅炉,AQCAQC锅炉和锅炉和锅炉和锅炉和PHPH锅炉将废气
17、排放到锅炉将废气排放到锅炉将废气排放到锅炉将废气排放到大气中的热能吸收,产生过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机,大气中的热能吸收,产生过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机,大气中的热能吸收,产生过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机,大气中的热能吸收,产生过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机,进行能量转换,拖动发电机组发电,向电网输送电力。进行能量转换,拖动发电机组发电,向电网输送电力。进行能量转换,拖动发电机组发电,向电网输送电力。进行能量转换,拖动发电机组发电,向电网输送电力。22双压系统技术介绍双压系统技术介绍双压系统技术介绍双压系统技术介绍双压系统可使相对高温热源(双压系统可使
18、相对高温热源(双压系统可使相对高温热源(双压系统可使相对高温热源(210-350210-350烟气)产生较高参数的蒸汽,烟气)产生较高参数的蒸汽,烟气)产生较高参数的蒸汽,烟气)产生较高参数的蒸汽,使相对低温热源(使相对低温热源(使相对低温热源(使相对低温热源(100-210100-210烟气)产生较低参数的蒸汽,使能量分烟气)产生较低参数的蒸汽,使能量分烟气)产生较低参数的蒸汽,使能量分烟气)产生较低参数的蒸汽,使能量分布优化,系统充分吸收低参数热量,发出更多的电能。布优化,系统充分吸收低参数热量,发出更多的电能。布优化,系统充分吸收低参数热量,发出更多的电能。布优化,系统充分吸收低参数热量
19、,发出更多的电能。n n2.12.1双压系统的技术关键点双压系统的技术关键点双压系统的技术关键点双压系统的技术关键点双压锅炉双压锅炉双压锅炉双压锅炉 双压锅炉能使排气温度降到双压锅炉能使排气温度降到双压锅炉能使排气温度降到双压锅炉能使排气温度降到9595左右,而单压锅炉只能使排左右,而单压锅炉只能使排左右,而单压锅炉只能使排左右,而单压锅炉只能使排气温度降到气温度降到气温度降到气温度降到140140左右,双压锅炉提高系统热量利用率左右,双压锅炉提高系统热量利用率左右,双压锅炉提高系统热量利用率左右,双压锅炉提高系统热量利用率8%8%左右。左右。左右。左右。n n补汽式汽轮机补汽式汽轮机补汽式汽
20、轮机补汽式汽轮机 补汽式汽轮机的设计和制造技术很成熟。蜗壳式补汽缸,解决了补汽难的问题。补汽式汽轮机的设计和制造技术很成熟。蜗壳式补汽缸,解决了补汽难的问题。补汽式汽轮机的设计和制造技术很成熟。蜗壳式补汽缸,解决了补汽难的问题。补汽式汽轮机的设计和制造技术很成熟。蜗壳式补汽缸,解决了补汽难的问题。控制系统控制系统控制系统控制系统采用先进、稳定的控制系统通过对主蒸汽进汽阀和补汽阀的连锁调节,确保补汽采用先进、稳定的控制系统通过对主蒸汽进汽阀和补汽阀的连锁调节,确保补汽采用先进、稳定的控制系统通过对主蒸汽进汽阀和补汽阀的连锁调节,确保补汽采用先进、稳定的控制系统通过对主蒸汽进汽阀和补汽阀的连锁调节
21、,确保补汽系统的正常运行已是成熟技术。同时通过在线测试、调节控制参数等等,控系统的正常运行已是成熟技术。同时通过在线测试、调节控制参数等等,控系统的正常运行已是成熟技术。同时通过在线测试、调节控制参数等等,控系统的正常运行已是成熟技术。同时通过在线测试、调节控制参数等等,控制系统能确保整个系统的稳定运行。制系统能确保整个系统的稳定运行。制系统能确保整个系统的稳定运行。制系统能确保整个系统的稳定运行。2.22.2技术经济比较技术经济比较技术经济比较技术经济比较n n单压和双压系统造成的投资差别主要集中在三大主机单压和双压系统造成的投资差别主要集中在三大主机单压和双压系统造成的投资差别主要集中在三
22、大主机单压和双压系统造成的投资差别主要集中在三大主机上,对于上,对于上,对于上,对于5000T/D5000T/D水泥熟料生产线纯低温余热发电系统水泥熟料生产线纯低温余热发电系统水泥熟料生产线纯低温余热发电系统水泥熟料生产线纯低温余热发电系统而言,双压系统只比单压系统三大主机价格略高,其它辅而言,双压系统只比单压系统三大主机价格略高,其它辅而言,双压系统只比单压系统三大主机价格略高,其它辅而言,双压系统只比单压系统三大主机价格略高,其它辅助设施投资基本相同。但却能多发助设施投资基本相同。但却能多发助设施投资基本相同。但却能多发助设施投资基本相同。但却能多发400KW400KW的电,按保守的电,按
23、保守的电,按保守的电,按保守估计估计估计估计300KW300KW,则一年可比单压系统多发电约,则一年可比单压系统多发电约,则一年可比单压系统多发电约,则一年可比单压系统多发电约210210万万万万KWhKWh,收益按,收益按,收益按,收益按0.50.5元元元元/KWh/KWh计算,年收益至少在计算,年收益至少在计算,年收益至少在计算,年收益至少在105105万元,而且万元,而且万元,而且万元,而且收益是长期的。目前,普遍采用的是双压技术收益是长期的。目前,普遍采用的是双压技术收益是长期的。目前,普遍采用的是双压技术收益是长期的。目前,普遍采用的是双压技术33纯低温余热发电技术性能比较表纯低温余
24、热发电技术性能比较表纯低温余热发电技术性能比较表纯低温余热发电技术性能比较表n n3.13.1余热锅炉余热锅炉余热锅炉余热锅炉3.23.2 汽轮发电机组汽轮发电机组汽轮发电机组汽轮发电机组3.3 3.3 发电量及效益比较发电量及效益比较n n44经济效益分析经济效益分析经济效益分析经济效益分析n n以浙江某水泥公司以浙江某水泥公司以浙江某水泥公司以浙江某水泥公司(2500(2500吨吨吨吨/日和日和日和日和50005000吨吨吨吨/日水泥生产日水泥生产日水泥生产日水泥生产线各一条线各一条线各一条线各一条)余热发电项目为例进行经济分析。余热发电项目为例进行经济分析。余热发电项目为例进行经济分析。
25、余热发电项目为例进行经济分析。n n4.14.1低压凝汽式汽轮机参数:低压凝汽式汽轮机参数:低压凝汽式汽轮机参数:低压凝汽式汽轮机参数:(进汽参数可根据用户情况选定进汽参数可根据用户情况选定进汽参数可根据用户情况选定进汽参数可根据用户情况选定)进汽压力:进汽压力:进汽压力:进汽压力:1.27Mpa(A)1.27Mpa(A)进汽温度:进汽温度:进汽温度:进汽温度:300300(汽源来自余热锅炉汽源来自余热锅炉汽源来自余热锅炉汽源来自余热锅炉)排汽压力:排汽压力:排汽压力:排汽压力:0.007Mpa(A)0.007Mpa(A)额定转速:额定转速:额定转速:额定转速:30003000转转转转/分分分
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