案例研究概述

    浙江三狮水泥股份有限公司2500吨/天和5000吨/天两条大型新型干法水泥生产线分别于2002年和2003年达产达标。水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的350℃左右废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%以上。为减缓当地电力供应紧张的局面，三狮水泥从提高水泥生产的综合热利用率，解决企业的电力供应入手，于2004年决定率先用低温余热进行发电，在国内5000吨/天生产线第一家实现余热利用的突破，在杭州中能汽轮动力有限公司的配合下，2005年8月底并网发电。系统的长期稳定安全运行得到实践验证。
    投入运行以来两条窑平均发电能力为9900kW，其中2500吨/天水泥窑最高发电能力达到3800kW，5000吨/天水泥窑最高发电超过8000kW，吨熟料发电量超过30kWh，高于设计指标。该项目投资5700万元（包括运费、安装费用）项目投资回收期为1.74年。

    干法水泥熟料生产线实现余热发电技术要点

    为在水泥厂建设运行方式灵活可靠的电力生产系统，并能很好地与水泥生产配合运行。其技术要点及与水泥工艺的结合具有以下特点：
    ①窑头AQC余热锅炉采用两段受热面。保证电站运行安全，最大限度利用窑头熟料冷却机废气余热，充分考虑耐磨措施并提高热效率。AQC余热锅炉一段为蒸汽段，生产1.6MPa－320℃的蒸汽，作为汽轮机主蒸汽；AQC余热锅炉二段为热水段，生产135℃的热水，为AQC余热锅炉蒸汽段及SP锅炉提供给水。
    ②窑尾SP余热锅炉采用一段受热面。统筹安排水泥生产线烘干用废气热量，充分考虑锅炉高负压运行条件，保证清灰措施并提高热效率。窑尾余热锅炉为蒸汽锅炉，当水泥窑尾废气温度波动时，相应的窑尾余热锅炉的产汽量也随之发生变化。窑尾余热锅炉生产的蒸汽与窑头余热锅炉蒸汽段生产的蒸汽一起进入汽轮发电机发电。
    ③为了保证电站一旦出现事故不影响水泥窑生产，余热锅炉均设有旁通废气管道，一旦余热锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从水泥生产系统中解列，不影响水泥生产的正常运行。
    ④该系统在线运行的纯低温余热发电泳凝汽式汽轮机调节系统，采用美国WOODWARD505数字调速器+德国VIOTH电液转换器+引进西门子技术制造的液压执行器组成，调速控制标准达到NEMAD级精度（最高）。通过WOODWARD505调速器实现汽轮机进汽压力的前压调节，达到进气压力不会因余热锅炉的压力波动，影响汽轮机的安全。同时，因采用了组合设计，整个供油系统集中在一个底盘上，大大缩短了设计与安装时间，方便用户使用和管理。转子作115%额定转速的超速试验，高标准考核转子与叶片的强度和振动考核。液压执行装置可在运行状态下对进气速关阀进行灵活性试验，确保机组安全运行。
    ⑤除氧器采用真空常温水除氧方式，在保证了除氧效果的同时，降低了锅炉的给水温度，最大幅度的利用了低温余热。
    ⑥余热锅炉均采用立式锅炉自然循环，较好解决了余热锅炉漏风、磨损、堵灰等问题，又能减少占地面积，提高余热回收率。由于窑头废气粉尘粒度较大，在窑头余热锅炉废气入口设置高效沉降室，使废气中较大颗粒沉降下来，以减轻熟料颗粒对窑头余热锅炉的冲刷磨损。

    项目监测情况    2500吨/天和5000吨/天两条大型新型干法水泥生产线上增加余热发电系统，2005年8月底并网发电以来，水泥熟料生产和余热发电系统运行平稳。2007年4月现场检测运行情况、生产数据以2006年度两条大型新型干法水泥生产线余热发电原始记录为研究对象。
    1、上网发电量
    两条大型新型干法水泥生产线上增加余热发电后，2006年两条生产线的余热发电项目年发电量为6426.9万kwh，上网电量为5741.6万kwh。水泥熟料生产月累计节电量如图示意：
    2、节水
    水泥熟料生产线上采用余温发电后，减少熟料生产增湿塔喷水，除去发电冷却用水，2006年共减少用水量24.6万吨。
    3、经济效益
    电价按0.62元/kwh，水价为1.2元/吨，人工工资、水资源、水处理及维修维护成本按0.055元/kwh，2006年增经济效益为3274.4万元。
    4、环保效益
    2006年减少向大气排二氧化碳1.65万吨（以碳计）。
    5、项目投资回收期
    项目投资回收期＝项目投资/年收益
    ＝5700/3274.4=1.74年。