1、编制说明
1.1基本条件
??? 1）本方案汇编仅是对2500t/d、5000t/d水泥窑纯低温余热电站及带补燃的低温余热电站主要技术参数、投资、主要设备进行的汇总。各方案细节问题需项目具体条件落实后再进一步研究确定。需了解各方案的诸如：热力系统、循环参数、各锅炉参数、余热取热方式等有关问题时请与本公司联系。
??? 2）方案汇总表中给出的窑尾废气、窑头废气参数是按水泥窑未建设余热电站前或水泥窑设计时的估算参数并非进、出余热锅炉的参数。
??? 3）各方案所有具体技术参数按水泥熟料产量为2500t/d、5000t/d确定，但系统及设备（相应的投资）等按水泥熟料产量为2500～2900t/d、5000～5800t/d配置，即各方案可适应水泥熟料生产线产量为2500～2900 t/d、5000～5800t/d。
??? 4）各方案投资：余热电站建在水泥厂现有厂区内同时所有设备全部为国产设备时的投资。不包括征地费，厂区围墙外的道路，水源地及水源地至厂区围墙的输水管线，厂区围墙外的输电线路，银行贷款利息。表中所列投资为估算数，需根据项目具体条件进行调整。
??? 5）劳动定员仅指生产运行人员，不包括管理及维修人员。
??? 6）当废气参数满足表中要求时，表中给出的技术参数为保证值。
??? 1.2历年来余热发电技术开发工作过程及主要编者简介
我国水泥窑余热发电技术的起步、研究、发展、应用始于1984年国家救活14个老水泥厂（大连一水、本溪工源、启新等），至今已近二十年。在近二十年的过程中，水泥窑余热发电技术的研究、发展、应用基本分为如下几个阶段：
??? 第一阶段：1984年至1989年——这个阶段的工作主要是参照二十世纪三十年代日伪时期日本人在我国东北、华北地区建设的中空余热发电窑的高温余热发电系统来改造老的同时新建若干条中空余热发电窑的高温余热发电系统。通过这一时期的工作，基本形成了我国水泥窑余热发电系统工程设计基本技术力量和装备设计、开发、制造技术力量。这一时期的工作基本上以天津水泥工业设计研究院为主。
??? 第二阶段：1990年至1996年——这个阶段的工作，主要分为如下几个方面：
??? 1、天津水泥工业设计研究院为主：
??? a、承担并完成了“八五”国家攻关课题《带补燃锅炉的中低温余热发电技术及装备的研究开发》工作并在此期间为三条2000t/d预分解窑配套了2套12MW带补燃锅炉的中低温余热电站；
??? b、完成了中空余热发电窑高温余热发电技术的升级工作，开发了我国第1台高温立式余热锅炉，经克服种种困难，最终于1996年达到了每公斤熟料热耗小于1560×4.18KJ、每吨熟料余热发电量大于170kwh的目标。
??? 2、以中国建筑材料科学研究院为主：
承担了“八五”国家攻关课题《纯低温余热发电技术及装备——螺杆式膨胀机的研究开发》工作，该课题因技术原理、材料及其它方面的困难于1997年停止工作。
??? 第三阶段：1997年至2000年——这个阶段的工作同样分为如下几个方面
??? 1、 天津水泥工业设计研究院为主：
??? a、推广应用带补燃锅炉的中低温余热发电技术及装备，期间设计投产了8个水泥厂、10台机组、总装机97.5MW带补燃锅炉的中低温余热电站，并完成了将补燃锅炉转化为流化床补燃锅炉的工作。
??? b.、完成了日本NEDO赠送安徽宁国水泥厂6480kw纯低温余热电站设备的电站工程设计工作。
??? c、完成了纯低温余热发电所需动力转换机械——过渡型多级混压进汽式汽轮机的开发及应用工作（至目前已投运4台，但因其主进汽参数仍为??????? 3.43Mpa-435℃,其尚不能用于纯低温余热电站，所以称其为过渡型或称补汽式汽轮机），但因某些具体措施考虑不周，目前尚不能正常补汽。
2、 南京水泥工业设计研究院为主：
利用国产标准的背压式汽轮机的后置机——单级低参数进汽汽轮机——为江西万年水泥厂2000t/d四级预热器预分解窑设计投产了一套3000kw的纯中低温（窑尾废气温度为400℃以上）余热电站，此项工作为纯低温余热电站所需的低参数多级混压进汽式汽轮机的国产化积累了一定的经验。
??? 第四阶段：2001年至目前——在这个阶段，天津水泥工业设计研究院、南京水泥工业设计研究院、杭州易达工程技术有限公司在继续推广应用并进一步提高带补燃锅炉的中低温余热发电技术水平的同时，分别在不懈地推进纯低温余热发电技术及装备的研究、开发及国产化工作，同时杭州易达工程技术有限公司在进一步提高中空余热发电窑技术水平（2003年4月投产的河南新乡李固水泥厂中空余热发电窑，其水泥熟料热耗为1550×4.18kJ/kg、每吨熟料余热发电量达到了202kwh）、余热发电技术与水泥预分解技术进一步结合以寻求水泥生产最低的综合能耗（热耗+电耗）方面也进行了卓有成效的工作。
??? 对于上述各阶段的工作，本汇编资料的编者中：
??? 唐金泉同志：1983年大学毕业分配至天津水泥工业设计研究院后，自1984年起一直负责天津水泥工业设计研究院与余热发电技术有关的各项工作，其中：1984~1989年任天津水泥工业设计研究院工艺室余热发电组组长兼暖通组组长；1990年至1998年任余热发电“八五”国家攻关组组长及技术总负责人；1995年至1998年组建并任余热发电工程室主任；1998年至2001年1月任余热发电工程室主任组建并兼任天津能达技术发展有限公司总经理。2001年4月经天津水泥工业设计研究院批准辞职后在杭州与加拿大LM集团共同组建了杭州易达工程技术有限公司（原名称为：杭州钱潮工程技术有限公司），继续深化完善水泥窑余热发电技术的研究、开发、推广、应用及启动调试工作，任杭州易达工程技术有限公司、天津易达节能装备开发制造有限公司董事长兼总工程师。
??? 常子冈同志：1990年大学毕业分配至天津水泥工业设计研究院后即参加余热发电“八五”国家攻关组，1990年至1995年任“八五”攻关组专题技术负责人；1995年至1998年任余热发电工程室机务组组长；1998年至2001年5月兼任天津能达技术发展有限公司工程技术部部长。2001年5月经天津水泥工业设计研究院批准辞职后到杭州易达工程技术有限公司任总经理。
??? 车明同志：1983年大学毕业分配至天津水泥工业设计研究院后一直从事与水泥窑余热电站及水泥工厂相关的水处理、循环冷却水、给排水工程的设计开发工作，在调至山东省烟台市工业设计研究院后于2001年10月至杭州易达工程技术有限公司任公司副总经理。
王晓建同志：大学毕业后分配至北京火电建设公司调整实验所，1993年参加余热发电“八五”国家攻关组工作并负责余热电站的安装指导、启动调试工作，担任调整实验所总工程师（兼汽轮机专业负责人、华北电管局汽轮机C级专案）。2001年7月至杭州易达工程技术有限公司任公司副总工程师。
??? 杨义军同志：大学毕业后分配至北京火电建设公司调整实验所，1993年参加余热发电“八五”国家攻关组工作并负责余热电站的安装指导、启动调试工作，担任调整实验所锅炉室主任职务。2001年7月至杭州易达工程技术有限公司负责电站安装工作。
??? 于忠华同志：大学毕业后分配至牡丹江水泥厂，1998年任设计处处长同时主持牡丹江水泥厂15MW带补燃锅炉的中低温余热电站筹建、设计、启动调试及生产运行技术管理工作，2002年5月至杭州易达工程技术有限公司任副总工程师兼电气自动化开发设计部负责人。
上述几位同志，对我国水泥窑余热发电及装备技术的研究、开发、推广、应用工作做出了较大的贡献，工作中积累了较丰富的设计、研究、开发、启动调试经验。其它几位编者，在近年的工作中也在余热发电技术方面积累了相当的经验，也已经成为技术骨干力量，目前均就职于杭州易达工程技术有限公司。
??? 原国家建材局余热发电“八五”国家攻关组成员仍有三人继续留在天津水泥工业设计研究院，其中张富（电气专业）接替唐金泉为天津水泥工业设计研究院余热发电工程室主任、天津能达技术发展有限公司总经理，董兰起（水泥机械专业）为天津水泥工业设计研究院余热发电工程室主任工程师，祝强（电气专业）为天津水泥工业设计研究院余热发电工程室副主任工程师。
??? 1.3热发电热力系统技术及装备技术现状
经过近二十年特别是自1989年以后经“八五”“九五”的研究开发工作，目前我国水泥窑余热发电热力系统技术及装备技术已完全可以满足水泥窑建设余热电站的要求；
??? 1.3.1煤矸石资源比较丰富、煤电比价（每公斤标准煤价格与每度电价格之比小于0.7）比较低的地区，对于各种规模的预分解窑、预热器窑：可以采用以煤矸石为燃料的带补锅炉的余热发电技术，此项技术主要特点：
??? a.发电装机容量可以根据水泥工厂的需要来确定而不受余热量、余热温度的限制（当考虑节能要求时，在电站总消耗热量中，余热量应占到50%以上——按此考虑，发电装机容量需要根据余热量、余热温度来确定）。
??? b.余热电站的运行不受水泥窑波动的影响，同时余热电站也可以不因水泥窑的临时停窑而停运。
??? c.电站的生产运行不影响水泥窑的生产运行。
??? d.煤矸石燃烧后产生的渣及粉煤灰可以回用于水泥生产（渣可以作为混合材、粉煤灰可以用于生料配料）。
??? e.可以采用国产标准系列汽轮发电机组，其它主机设备（余热锅炉、补燃锅炉等）的设计、生产、制造国内也积累了丰富的经验，能够经济、稳定、可靠地使电站投入生产运行。
??? f.余热发电热力系统可以采用较高的参数，即保证了发电热力系统的循环效率、也提高了水泥窑余热的利用效果。
??? g.因需消耗燃料（尽管是煤矸石），电站项目不易审批。
h.特别注意：当熟料冷却机取热方式不变时，余热回收利用量将减少30%以上。
??? 1.3.2 在任何地区，对各种规模预分解窑、预热器窑：均可以采用纯低温余热发电技术，此项技术的主要特点：
??? a.发电装机容量根据水泥窑废气余热量、余热温度来确定。
??? b.余热发电系统简单，便于管理，生产人员较少。
??? c.不消耗各种型式的燃料，项目易审批。
??? d.电站的生产运行受水泥窑波动的影响，水泥窑临时停窑时电站也需临时停运，
??? e.电站经济效益不受燃料价格影响。
??? f.热力循环系统参数必须根据水泥窑余热量、余热温度来确定，当水泥窑余热温度较低时，热力循环系统也需采用低参数，余热转化为电能的效果相应较低。
??? g.电站节能效果直观、显著。
??? h.特别注意：当熟料冷却机不改变取热方式时，余热发电功率将减少40%以上。
??? i.采用杭州易达公司发明的纯中低温余热发电技术时，余热发电功率将比目前通常采用的纯低温余热发电技术提高16.6~31.25%以上。
??? 1.3.3对于已投产的中空余热发电窑，可以采用二级高温余热发电技术及预分解技术对其改造，此项技术的主要特点：
??? a.当水泥窑不改造时，利用二级高温余热发电技术对原有的发电系统进行改造，可使余热发电量提高至1550kcal/kg熟料—200kwh/t熟料，出余热锅炉（进窑尾电电收尘）废气温度降至110℃以下。
??? b.当水泥窑采用预分解技术改造时，余热电站同步采用二级中温余热发电技术对原有余热发电系统进行改造。水泥窑配置分解炉及二~三级预热器后，水泥熟料产量可增加80%~150%，熟料热耗可降至（1050~1250）×4.18kJ/kg；采用二级中温余热发电技术对原有余热发电系统进行改造后，除原有余热锅炉需彻底改造外，原有的电站其它系统及设备（汽轮机、发电机等）均不动，吨熟料余热发电量可以达到85~110kwh/t。
??? c.按上述改造后，水泥工厂工艺技术及装备技术水平上了一个新台阶（由中空窑升级为新型干法窑），解决了中空余热发电窑目前的生存与发展问题。
??? 1.3.4对于本技术方案汇编有不清楚或不同意见的同仁，请与下述人员联系商讨：
??? 常子冈：13958185995 车明：13958190195?
??? 1.4主要原则及指导思想
水泥窑配套建设余热电站是水泥工厂节能、降耗以降低水泥生产成本、提高企业经济效益的措施之一，根据余热电站技术及水泥生产技术的特点，在确定配套建设余热电站时，必须牢记如下主要原则和指导思想：
??? a.水泥生产企业中水泥的生产是主业而余热电站是副业，因此余热电站技术方案的确定应以不影响水泥生产为原则。
??? b.余热电站的各系统技术方案应把运行安全、可靠、稳定放在第一位，其次再兼顾考虑技术、技术指标、经济指标的先进性。
??? c.首先满足水泥生产过程中原燃料烘干对余热的需求，其次按最大限度的回收剩余余热并使其有效地转化为电能来确定电站方案。
??? d.不违返国家产业及产业调整政策，通过最大限度地追求节能、降耗达到降低水泥生产成本、提高企业经济效益的目的。
上述四个原则及指导思想，在余热电站确定方案及具体实施过程中，必须同时兼顾不可偏废任何一项，以确保达到预期目的。
??? 1.5水泥窑配套建设余热电站应考虑的几个问题
水泥工厂配套建设余热电站应重点考虑如下几个问题：
??? a. 国家的产业政策及电网管理、调度部门间的利益
国家大力畅导、支持水泥窑配套建设纯低温余热发电站，同时电网管理、调度部门也给予支持。
国家支持水泥工厂配套建设以煤矸石为燃料的带补燃锅炉的中低温余热电站，但由于带补燃锅炉的余热电站发电能力大为提高，此涉及电网管理、调度部门的经济利益，也因此使电站审批比较困难。
??? b. 配套建设余热电站，余热电站运行方式一般采用“并网不上网”的方式（“并 网不上网”——其含义为：余热电站与电网并网但余热电站所发电量不卖给电网而由水泥工厂直接使用）。但尽管如此，余热电站正常生产运行时同样必须接受电网的调度管理，因此，水泥工厂与电网管理、调度部门至少需签订如下两个协议：《余热电站并网协议》、《余热电站调度、管理协议》。
??? c.电站是耗水大户，对于带补燃锅炉的余热电站也需消耗大量的煤矸石，因此配套建设余热电站需重点考虑的资源：水源及煤矸石供应能力。
??? d.确定余热电站的形式及装机容量应综合考虑水泥工厂水泥窑规模、水源、煤矸石供应能力、纯余热电站及带补燃锅炉的余热电站各自的特点、煤电比价、项目审批难易程度。
??? e.余热电站是水泥工厂的一个生产部门，所发电量由水泥工厂直接消耗，不存在产品销售及回款问题，也不产生产值及财务收入。余热电站的直观经济效益（也可以说是产值或财务收入）是降低电费支出、减轻水泥工厂流动资金压力。
f.因电站的生产运行方式与水泥生产有很大的不同，电站对安全、稳定运行的要求更高，因此水泥厂对电站技术管理人员及生产运行人员的配备、培训应给予足够的重视。
??? g.当水泥工厂决定建设纯低温余热电站时，除了此种电站所需要的低参数多级混压进汽式汽轮机外，电站其它设备及技术国内都已有相当成熟可靠的设计、制造、生产运行经验。对于低参数多级混压进汽式汽轮机：经过“八五”“九五”的研究开发工作，对日本NEDO的汽轮机消化吸收，国产补汽式汽轮机的设计、制造、运行经验和教训，西藏羊八井地热机组的设计、制造、运行我国汽轮机制造行业已具备设计制造此种汽轮机的能力，至目前仅仅是缺少应用实例。这种汽轮机组的国产化，已具备了各项技术条件，在国家及水泥生产企业的进一步支持下，相信将会较快地在国内外得以应用。
??? h.根据我们的经验，水泥生产系统在设计、安装过程中，为了保护窑尾高温风机及减少增湿塔喷水量，窑尾预热器塔架顶部的分离器及顶部分离器至高温风机（或增温塔）入口的废气管道一般不按保温或不按标准保温设计、施工，同时也不十分注意其密封。因散热及漏入冷风，造成窑尾废气温度降幅较大（一般可以达到10～30℃）。例如：现已投入运行的多台窑尾余热锅炉，在未采取措施前，当预热器出口废气温度为330～350℃时，进锅炉的废气温度仅有310～320℃，有的甚至仅为290～300℃。对于5000t/d水泥窑来讲：当锅炉入口废气温度在310～350℃范围内时，入口废气温度每降低10℃，锅炉将减少产汽量2.0～2.5t/h（对于纯余热发电相应地减少发电量350～410kw，对于补燃余热电站，补燃炉每小时增加标准煤耗量165～200kg）；当入口废气温度进一步降低至小于300℃时，窑尾余热锅炉产汽量将急剧下降，以至不能产汽。
为了使贵公司余热锅炉投入运行后取得良好的效果，我们提出建议如下：
??? (1)检查预热器塔架顶部分离器及分离器废气出口与废气管道连接处的漏风情况，若有漏风现象，应采取措施堵漏，以减少冷风漏入量，提高预热器出口废气温度。
??? (2)将塔架顶部分离器本体及分离器废气出口管道补做100～150mm厚的岩棉外保温层，以减少分离器散热量、提高预热器出口废气气温度。
??? (3)将顶部分离器出口至余热锅炉入口废气管道补做100～150mm厚的岩棉外保温层，以减少废气管道散热量，提高锅炉入口废气温度。
??? (4)预热器出口废气管道关断阀及锅炉废气入口管道阀一般采用法兰连接，由于阀门直径较大，法兰密封圈及法兰连接螺栓一般难以紧密配合造成自螺栓连接孔通过法兰及法兰接合面向废气管道内漏入冷风降低锅炉入口废气温度。建议将两个废气管道阀的法兰及所有联接螺栓全部满焊死。需要拆卸阀门时，将来可以采取切割废气管道的方式。
??? I.对于余热电站，在正常设计情况下，决定其是否能够达到设计效果及不影响水泥窑正常运行的主要因素为：窑尾余热锅炉系统的漏风问题，窑头熟料冷却机废气取热方式问题，窑头熟料冷却机余热锅炉磨损问题，余热锅炉受热面型式及匹配问题，余热锅炉设计时进出口废气参数（废气量、废气温度）的选取问题（水泥厂应提供至少30天的运行记录报表，以确定实际的废气参数）。
以上为配套建设余热电站时水泥工厂应考虑的几个主要问题，为便于水泥工厂了解国家对建设电站的有关政策，现将国家有关部委的文件详列如下：
??? (1)．国家经济贸易委员会文件（国经贸资源[2000]660号）
关于印发《资源综合利用电厂（机组）认定管理办法》的通知
??? (2)．国务院办公厅转发国家经贸委关于关停小火电机组有关问题意见的通知
（国办发[1999]44号）
??? (3)．国家经贸委等部门《关于印发<煤矸石综合利用管理办法>的通知》
（国经贸资[1998]80号）
??? (4)．国家经贸委资源司《关于落实好综合利用电厂优惠政策的通知》
（国经贸资源[1998]5号）
??? (5)．国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知
（国发[1996]36号）
??? (6)．国家发展计划委员会关于在常规火电项目审批中贯彻电源结构调整，实行“上大压小”政策的通知（计基础[1999]538号）
??? (7)．国家计委、国家经贸委、电力工业部、建设部印发《关于发展热电联产若干规定》的通知（计交能[1998]220号）
??? (8)．国家计委等5部委关于严格控制小火电设备生产、建设的通知
（计机轻[1995]2372号）
??? (9)．电力工业部《关于电网与电厂、电网与电网并网运行的规定（试行）》的通知
（电政法[1994]315号）
??? (10)．国家经贸委、国家环保总局公告《国家重点行业清洁生产技术导向目录》（第二批）（二00三年第21号）。
??? (11)．国家发展和改革委员会2004年编制发布的《节能中长期专项规划》。
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【作者:唐金泉 范延峰 常子冈】