1、編制說明
1.1基本條件
??? 1）本方案匯編僅是對2500t/d、5000t/d水泥窯純低溫余熱電站及帶補燃的低溫余熱電站主要技術參數、投資、主要設備進行的匯總。各方案細節問題需項目具體條件落實后再進一步研究確定。需了解各方案的諸如：熱力系統、循環參數、各鍋爐參數、余熱取熱方式等有關問題時請與本公司聯系。
??? 2）方案匯總表中給出的窯尾廢氣、窯頭廢氣參數是按水泥窯未建設余熱電站前或水泥窯設計時的估算參數并非進、出余熱鍋爐的參數。
??? 3）各方案所有具體技術參數按水泥熟料產量為2500t/d、5000t/d確定，但系統及設備（相應的投資）等按水泥熟料產量為2500～2900t/d、5000～5800t/d配置，即各方案可適應水泥熟料生產線產量為2500～2900 t/d、5000～5800t/d。
??? 4）各方案投資：余熱電站建在水泥廠現有廠區內同時所有設備全部為國產設備時的投資。不包括征地費，廠區圍墻外的道路，水源地及水源地至廠區圍墻的輸水管線，廠區圍墻外的輸電線路，銀行貸款利息。表中所列投資為估算數，需根據項目具體條件進行調整。
??? 5）勞動定員僅指生產運行人員，不包括管理及維修人員。
??? 6）當廢氣參數滿足表中要求時，表中給出的技術參數為保證值。
??? 1.2歷年來余熱發電技術開發工作過程及主要編者簡介
我國水泥窯余熱發電技術的起步、研究、發展、應用始于1984年國家救活14個老水泥廠（大連一水、本溪工源、啟新等），至今已近二十年。在近二十年的過程中，水泥窯余熱發電技術的研究、發展、應用基本分為如下幾個階段：
??? 第一階段：1984年至1989年——這個階段的工作主要是參照二十世紀三十年代日偽時期日本人在我國東北、華北地區建設的中空余熱發電窯的高溫余熱發電系統來改造老的同時新建若干條中空余熱發電窯的高溫余熱發電系統。通過這一時期的工作，基本形成了我國水泥窯余熱發電系統工程設計基本技術力量和裝備設計、開發、制造技術力量。這一時期的工作基本上以天津水泥工業設計研究院為主。
??? 第二階段：1990年至1996年——這個階段的工作，主要分為如下幾個方面：
??? 1、天津水泥工業設計研究院為主：
??? a、承擔并完成了“八五”國家攻關課題《帶補燃鍋爐的中低溫余熱發電技術及裝備的研究開發》工作并在此期間為三條2000t/d預分解窯配套了2套12MW帶補燃鍋爐的中低溫余熱電站；
??? b、完成了中空余熱發電窯高溫余熱發電技術的升級工作，開發了我國第1臺高溫立式余熱鍋爐，經克服種種困難，最終于1996年達到了每公斤熟料熱耗小于1560×4.18KJ、每噸熟料余熱發電量大于170kwh的目標。
??? 2、以中國建筑材料科學研究院為主：
承擔了“八五”國家攻關課題《純低溫余熱發電技術及裝備——螺桿式膨脹機的研究開發》工作，該課題因技術原理、材料及其它方面的困難于1997年停止工作。
??? 第三階段：1997年至2000年——這個階段的工作同樣分為如下幾個方面
??? 1、 天津水泥工業設計研究院為主：
??? a、推廣應用帶補燃鍋爐的中低溫余熱發電技術及裝備，期間設計投產了8個水泥廠、10臺機組、總裝機97.5MW帶補燃鍋爐的中低溫余熱電站，并完成了將補燃鍋爐轉化為流化床補燃鍋爐的工作。
??? b.、完成了日本NEDO贈送安徽寧國水泥廠6480kw純低溫余熱電站設備的電站工程設計工作。
??? c、完成了純低溫余熱發電所需動力轉換機械——過渡型多級混壓進汽式汽輪機的開發及應用工作（至目前已投運4臺，但因其主進汽參數仍為??????? 3.43Mpa-435℃,其尚不能用于純低溫余熱電站，所以稱其為過渡型或稱補汽式汽輪機），但因某些具體措施考慮不周，目前尚不能正常補汽。
2、 南京水泥工業設計研究院為主：
利用國產標準的背壓式汽輪機的后置機——單級低參數進汽汽輪機——為江西萬年水泥廠2000t/d四級預熱器預分解窯設計投產了一套3000kw的純中低溫（窯尾廢氣溫度為400℃以上）余熱電站，此項工作為純低溫余熱電站所需的低參數多級混壓進汽式汽輪機的國產化積累了一定的經驗。
??? 第四階段：2001年至目前——在這個階段，天津水泥工業設計研究院、南京水泥工業設計研究院、杭州易達工程技術有限公司在繼續推廣應用并進一步提高帶補燃鍋爐的中低溫余熱發電技術水平的同時，分別在不懈地推進純低溫余熱發電技術及裝備的研究、開發及國產化工作，同時杭州易達工程技術有限公司在進一步提高中空余熱發電窯技術水平（2003年4月投產的河南新鄉李固水泥廠中空余熱發電窯，其水泥熟料熱耗為1550×4.18kJ/kg、每噸熟料余熱發電量達到了202kwh）、余熱發電技術與水泥預分解技術進一步結合以尋求水泥生產最低的綜合能耗（熱耗+電耗）方面也進行了卓有成效的工作。
??? 對于上述各階段的工作，本匯編資料的編者中：
??? 唐金泉同志：1983年大學畢業分配至天津水泥工業設計研究院后，自1984年起一直負責天津水泥工業設計研究院與余熱發電技術有關的各項工作，其中：1984~1989年任天津水泥工業設計研究院工藝室余熱發電組組長兼暖通組組長；1990年至1998年任余熱發電“八五”國家攻關組組長及技術總負責人；1995年至1998年組建并任余熱發電工程室主任；1998年至2001年1月任余熱發電工程室主任組建并兼任天津能達技術發展有限公司總經理。2001年4月經天津水泥工業設計研究院批準辭職后在杭州與加拿大LM集團共同組建了杭州易達工程技術有限公司（原名稱為：杭州錢潮工程技術有限公司），繼續深化完善水泥窯余熱發電技術的研究、開發、推廣、應用及啟動調試工作，任杭州易達工程技術有限公司、天津易達節能裝備開發制造有限公司董事長兼總工程師。
??? 常子岡同志：1990年大學畢業分配至天津水泥工業設計研究院后即參加余熱發電“八五”國家攻關組，1990年至1995年任“八五”攻關組專題技術負責人；1995年至1998年任余熱發電工程室機務組組長；1998年至2001年5月兼任天津能達技術發展有限公司工程技術部部長。2001年5月經天津水泥工業設計研究院批準辭職后到杭州易達工程技術有限公司任總經理。
??? 車明同志：1983年大學畢業分配至天津水泥工業設計研究院后一直從事與水泥窯余熱電站及水泥工廠相關的水處理、循環冷卻水、給排水工程的設計開發工作，在調至山東省煙臺市工業設計研究院后于2001年10月至杭州易達工程技術有限公司任公司副總經理。
王曉建同志：大學畢業后分配至北京火電建設公司調整實驗所，1993年參加余熱發電“八五”國家攻關組工作并負責余熱電站的安裝指導、啟動調試工作，擔任調整實驗所總工程師（兼汽輪機專業負責人、華北電管局汽輪機C級專案）。2001年7月至杭州易達工程技術有限公司任公司副總工程師。
??? 楊義軍同志：大學畢業后分配至北京火電建設公司調整實驗所，1993年參加余熱發電“八五”國家攻關組工作并負責余熱電站的安裝指導、啟動調試工作，擔任調整實驗所鍋爐室主任職務。2001年7月至杭州易達工程技術有限公司負責電站安裝工作。
??? 于忠華同志：大學畢業后分配至牡丹江水泥廠，1998年任設計處處長同時主持牡丹江水泥廠15MW帶補燃鍋爐的中低溫余熱電站籌建、設計、啟動調試及生產運行技術管理工作，2002年5月至杭州易達工程技術有限公司任副總工程師兼電氣自動化開發設計部負責人。
上述幾位同志，對我國水泥窯余熱發電及裝備技術的研究、開發、推廣、應用工作做出了較大的貢獻，工作中積累了較豐富的設計、研究、開發、啟動調試經驗。其它幾位編者，在近年的工作中也在余熱發電技術方面積累了相當的經驗，也已經成為技術骨干力量，目前均就職于杭州易達工程技術有限公司。
??? 原國家建材局余熱發電“八五”國家攻關組成員仍有三人繼續留在天津水泥工業設計研究院，其中張富（電氣專業）接替唐金泉為天津水泥工業設計研究院余熱發電工程室主任、天津能達技術發展有限公司總經理，董蘭起（水泥機械專業）為天津水泥工業設計研究院余熱發電工程室主任工程師，祝強（電氣專業）為天津水泥工業設計研究院余熱發電工程室副主任工程師。
??? 1.3熱發電熱力系統技術及裝備技術現狀
經過近二十年特別是自1989年以后經“八五”“九五”的研究開發工作，目前我國水泥窯余熱發電熱力系統技術及裝備技術已完全可以滿足水泥窯建設余熱電站的要求；
??? 1.3.1煤矸石資源比較豐富、煤電比價（每公斤標準煤價格與每度電價格之比小于0.7）比較低的地區，對于各種規模的預分解窯、預熱器窯：可以采用以煤矸石為燃料的帶補鍋爐的余熱發電技術，此項技術主要特點：
??? a.發電裝機容量可以根據水泥工廠的需要來確定而不受余熱量、余熱溫度的限制（當考慮節能要求時，在電站總消耗熱量中，余熱量應占到50%以上——按此考慮，發電裝機容量需要根據余熱量、余熱溫度來確定）。
??? b.余熱電站的運行不受水泥窯波動的影響，同時余熱電站也可以不因水泥窯的臨時停窯而停運。
??? c.電站的生產運行不影響水泥窯的生產運行。
??? d.煤矸石燃燒后產生的渣及粉煤灰可以回用于水泥生產（渣可以作為混合材、粉煤灰可以用于生料配料）。
??? e.可以采用國產標準系列汽輪發電機組，其它主機設備（余熱鍋爐、補燃鍋爐等）的設計、生產、制造國內也積累了豐富的經驗，能夠經濟、穩定、可靠地使電站投入生產運行。
??? f.余熱發電熱力系統可以采用較高的參數，即保證了發電熱力系統的循環效率、也提高了水泥窯余熱的利用效果。
??? g.因需消耗燃料（盡管是煤矸石），電站項目不易審批。
h.特別注意：當熟料冷卻機取熱方式不變時，余熱回收利用量將減少30%以上。
??? 1.3.2 在任何地區，對各種規模預分解窯、預熱器窯：均可以采用純低溫余熱發電技術，此項技術的主要特點：
??? a.發電裝機容量根據水泥窯廢氣余熱量、余熱溫度來確定。
??? b.余熱發電系統簡單，便于管理，生產人員較少。
??? c.不消耗各種型式的燃料，項目易審批。
??? d.電站的生產運行受水泥窯波動的影響，水泥窯臨時停窯時電站也需臨時停運，
??? e.電站經濟效益不受燃料價格影響。
??? f.熱力循環系統參數必須根據水泥窯余熱量、余熱溫度來確定，當水泥窯余熱溫度較低時，熱力循環系統也需采用低參數，余熱轉化為電能的效果相應較低。
??? g.電站節能效果直觀、顯著。
??? h.特別注意：當熟料冷卻機不改變取熱方式時，余熱發電功率將減少40%以上。
??? i.采用杭州易達公司發明的純中低溫余熱發電技術時，余熱發電功率將比目前通常采用的純低溫余熱發電技術提高16.6~31.25%以上。
??? 1.3.3對于已投產的中空余熱發電窯，可以采用二級高溫余熱發電技術及預分解技術對其改造，此項技術的主要特點：
??? a.當水泥窯不改造時，利用二級高溫余熱發電技術對原有的發電系統進行改造，可使余熱發電量提高至1550kcal/kg熟料—200kwh/t熟料，出余熱鍋爐（進窯尾電電收塵）廢氣溫度降至110℃以下。
??? b.當水泥窯采用預分解技術改造時，余熱電站同步采用二級中溫余熱發電技術對原有余熱發電系統進行改造。水泥窯配置分解爐及二~三級預熱器后，水泥熟料產量可增加80%~150%，熟料熱耗可降至（1050~1250）×4.18kJ/kg；采用二級中溫余熱發電技術對原有余熱發電系統進行改造后，除原有余熱鍋爐需徹底改造外，原有的電站其它系統及設備（汽輪機、發電機等）均不動，噸熟料余熱發電量可以達到85~110kwh/t。
??? c.按上述改造后，水泥工廠工藝技術及裝備技術水平上了一個新臺階（由中空窯升級為新型干法窯），解決了中空余熱發電窯目前的生存與發展問題。
??? 1.3.4對于本技術方案匯編有不清楚或不同意見的同仁，請與下述人員聯系商討：
??? 常子岡：13958185995 車明：13958190195?
??? 1.4主要原則及指導思想
水泥窯配套建設余熱電站是水泥工廠節能、降耗以降低水泥生產成本、提高企業經濟效益的措施之一，根據余熱電站技術及水泥生產技術的特點，在確定配套建設余熱電站時，必須牢記如下主要原則和指導思想：
??? a.水泥生產企業中水泥的生產是主業而余熱電站是副業，因此余熱電站技術方案的確定應以不影響水泥生產為原則。
??? b.余熱電站的各系統技術方案應把運行安全、可靠、穩定放在第一位，其次再兼顧考慮技術、技術指標、經濟指標的先進性。
??? c.首先滿足水泥生產過程中原燃料烘干對余熱的需求，其次按最大限度的回收剩余余熱并使其有效地轉化為電能來確定電站方案。
??? d.不違返國家產業及產業調整政策，通過最大限度地追求節能、降耗達到降低水泥生產成本、提高企業經濟效益的目的。
上述四個原則及指導思想，在余熱電站確定方案及具體實施過程中，必須同時兼顧不可偏廢任何一項，以確保達到預期目的。
??? 1.5水泥窯配套建設余熱電站應考慮的幾個問題
水泥工廠配套建設余熱電站應重點考慮如下幾個問題：
??? a. 國家的產業政策及電網管理、調度部門間的利益
國家大力暢導、支持水泥窯配套建設純低溫余熱發電站，同時電網管理、調度部門也給予支持。
國家支持水泥工廠配套建設以煤矸石為燃料的帶補燃鍋爐的中低溫余熱電站，但由于帶補燃鍋爐的余熱電站發電能力大為提高，此涉及電網管理、調度部門的經濟利益，也因此使電站審批比較困難。
??? b. 配套建設余熱電站，余熱電站運行方式一般采用“并網不上網”的方式（“并 網不上網”——其含義為：余熱電站與電網并網但余熱電站所發電量不賣給電網而由水泥工廠直接使用）。但盡管如此，余熱電站正常生產運行時同樣必須接受電網的調度管理，因此，水泥工廠與電網管理、調度部門至少需簽訂如下兩個協議：《余熱電站并網協議》、《余熱電站調度、管理協議》。
??? c.電站是耗水大戶，對于帶補燃鍋爐的余熱電站也需消耗大量的煤矸石，因此配套建設余熱電站需重點考慮的資源：水源及煤矸石供應能力。
??? d.確定余熱電站的形式及裝機容量應綜合考慮水泥工廠水泥窯規模、水源、煤矸石供應能力、純余熱電站及帶補燃鍋爐的余熱電站各自的特點、煤電比價、項目審批難易程度。
??? e.余熱電站是水泥工廠的一個生產部門，所發電量由水泥工廠直接消耗，不存在產品銷售及回款問題，也不產生產值及財務收入。余熱電站的直觀經濟效益（也可以說是產值或財務收入）是降低電費支出、減輕水泥工廠流動資金壓力。
f.因電站的生產運行方式與水泥生產有很大的不同，電站對安全、穩定運行的要求更高，因此水泥廠對電站技術管理人員及生產運行人員的配備、培訓應給予足夠的重視。
??? g.當水泥工廠決定建設純低溫余熱電站時，除了此種電站所需要的低參數多級混壓進汽式汽輪機外，電站其它設備及技術國內都已有相當成熟可靠的設計、制造、生產運行經驗。對于低參數多級混壓進汽式汽輪機：經過“八五”“九五”的研究開發工作，對日本NEDO的汽輪機消化吸收，國產補汽式汽輪機的設計、制造、運行經驗和教訓，西藏羊八井地熱機組的設計、制造、運行我國汽輪機制造行業已具備設計制造此種汽輪機的能力，至目前僅僅是缺少應用實例。這種汽輪機組的國產化，已具備了各項技術條件，在國家及水泥生產企業的進一步支持下，相信將會較快地在國內外得以應用。
??? h.根據我們的經驗，水泥生產系統在設計、安裝過程中，為了保護窯尾高溫風機及減少增濕塔噴水量，窯尾預熱器塔架頂部的分離器及頂部分離器至高溫風機（或增溫塔）入口的廢氣管道一般不按保溫或不按標準保溫設計、施工，同時也不十分注意其密封。因散熱及漏入冷風，造成窯尾廢氣溫度降幅較大（一般可以達到10～30℃）。例如：現已投入運行的多臺窯尾余熱鍋爐，在未采取措施前，當預熱器出口廢氣溫度為330～350℃時，進鍋爐的廢氣溫度僅有310～320℃，有的甚至僅為290～300℃。對于5000t/d水泥窯來講：當鍋爐入口廢氣溫度在310～350℃范圍內時，入口廢氣溫度每降低10℃，鍋爐將減少產汽量2.0～2.5t/h（對于純余熱發電相應地減少發電量350～410kw，對于補燃余熱電站，補燃爐每小時增加標準煤耗量165～200kg）；當入口廢氣溫度進一步降低至小于300℃時，窯尾余熱鍋爐產汽量將急劇下降，以至不能產汽。
為了使貴公司余熱鍋爐投入運行后取得良好的效果，我們提出建議如下：
??? (1)檢查預熱器塔架頂部分離器及分離器廢氣出口與廢氣管道連接處的漏風情況，若有漏風現象，應采取措施堵漏，以減少冷風漏入量，提高預熱器出口廢氣溫度。
??? (2)將塔架頂部分離器本體及分離器廢氣出口管道補做100～150mm厚的巖棉外保溫層，以減少分離器散熱量、提高預熱器出口廢氣氣溫度。
??? (3)將頂部分離器出口至余熱鍋爐入口廢氣管道補做100～150mm厚的巖棉外保溫層，以減少廢氣管道散熱量，提高鍋爐入口廢氣溫度。
??? (4)預熱器出口廢氣管道關斷閥及鍋爐廢氣入口管道閥一般采用法蘭連接，由于閥門直徑較大，法蘭密封圈及法蘭連接螺栓一般難以緊密配合造成自螺栓連接孔通過法蘭及法蘭接合面向廢氣管道內漏入冷風降低鍋爐入口廢氣溫度。建議將兩個廢氣管道閥的法蘭及所有聯接螺栓全部滿焊死。需要拆卸閥門時，將來可以采取切割廢氣管道的方式。
??? I.對于余熱電站，在正常設計情況下，決定其是否能夠達到設計效果及不影響水泥窯正常運行的主要因素為：窯尾余熱鍋爐系統的漏風問題，窯頭熟料冷卻機廢氣取熱方式問題，窯頭熟料冷卻機余熱鍋爐磨損問題，余熱鍋爐受熱面型式及匹配問題，余熱鍋爐設計時進出口廢氣參數（廢氣量、廢氣溫度）的選取問題（水泥廠應提供至少30天的運行記錄報表，以確定實際的廢氣參數）。
以上為配套建設余熱電站時水泥工廠應考慮的幾個主要問題，為便于水泥工廠了解國家對建設電站的有關政策，現將國家有關部委的文件詳列如下：
??? (1)．國家經濟貿易委員會文件（國經貿資源[2000]660號）
關于印發《資源綜合利用電廠（機組）認定管理辦法》的通知
??? (2)．國務院辦公廳轉發國家經貿委關于關停小火電機組有關問題意見的通知
（國辦發[1999]44號）
??? (3)．國家經貿委等部門《關于印發<煤矸石綜合利用管理辦法>的通知》
（國經貿資[1998]80號）
??? (4)．國家經貿委資源司《關于落實好綜合利用電廠優惠政策的通知》
（國經貿資源[1998]5號）
??? (5)．國務院批轉國家經貿委等部門關于進一步開展資源綜合利用意見的通知
（國發[1996]36號）
??? (6)．國家發展計劃委員會關于在常規火電項目審批中貫徹電源結構調整，實行“上大壓小”政策的通知（計基礎[1999]538號）
??? (7)．國家計委、國家經貿委、電力工業部、建設部印發《關于發展熱電聯產若干規定》的通知（計交能[1998]220號）
??? (8)．國家計委等5部委關于嚴格控制小火電設備生產、建設的通知
（計機輕[1995]2372號）
??? (9)．電力工業部《關于電網與電廠、電網與電網并網運行的規定（試行）》的通知
（電政法[1994]315號）
??? (10)．國家經貿委、國家環保總局公告《國家重點行業清潔生產技術導向目錄》（第二批）（二00三年第21號）。
??? (11)．國家發展和改革委員會2004年編制發布的《節能中長期專項規劃》。
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【作者:唐金泉 范延峰 常子岡】