纯低温水泥窑余热锅炉研发介绍

　　杭州锅炉集团有限公司的前身是杭州锅炉厂，创建于1955年，是我国大型锅炉制造企业之一。早在上个世纪七十年代中期，就被原机械工业部定点作为我国余热锅炉的研究开发和制造基地，并于1977年批准成立杭州余热锅炉研究所，成为余热锅炉的归口研究所。
　　公司占地面积27万平方米，其中建筑面积14万平方米，注册资本12000万元，现有员工1300余名，其中专业技术人员400余名。
　　公司是国家重点高新企业、国家CAD应用工程示范企业、国家水煤浆锅炉研究设计制造基地和浙江省环保产业基地。
　　公司持有美国ASME S＆U钢印授权证书，国内最高等级的A级锅炉制造许可证和三类压力容器设计、制造许可证，1996年通过德国TüV公司ISO9001质量体系认证。另外，公司还装备了一批具有国内外先进水平的制造设备和检测设备，加上完善的质量保证体系，有效地保证了公司的产品质量。
　　公司长期致力于高新技术的应用和新产品的开发，自八十年代以来，采取“以自主开发为主，技术引进、合作生产为辅”的方式，开发了一大批在国内领先的新产品。在自主开发的基础上，公司先后与美国、日本、法国、荷兰、芬兰、丹麦等国的多家著名公司和中国科学院、清华大学、浙江大学、西安交通大学等国内著名院校广泛合作，研制、开发新产品，加快引进技术的消化吸收工作，使企业的技术水平与世界先进技术水平的差距逐渐缩小，并在国内日趋处于领先地位。
公司从上个世纪70年代就开始致力于中低温余热资源回收利用技术的研究和新产品的开发，七十年代后期，公司成功研制了中低温余热锅炉的高效换热元件及其关键非标绕制设备；八十年代初建成大型传热风洞试验台，进行了国产螺旋鳍片管的热力和阻力特性研究，获得了可普遍应用的热力和阻力计算准则方程式及其它研究结果，并通过了专家鉴定，为中低温余热锅炉产品开发创造了条件。
　　公司中低温余热锅炉系列产品，以燃气轮机余热锅炉和水泥窑余热锅炉为典型代表。下面重点介绍公司水泥窑余热锅炉技术研究和产品开发情况。

一、我国水泥工业能源利用现状及节能新技术
　　水泥工业是能源和原材料密集性产业，水泥生产几乎完全依靠煤炭、电力及矿产资源，并产生大量的废气，其中CO2的排放量占到了我国CO2总排放量的20％，其能源和环保的压力是非常大的。2003年我国水泥总产量8.63亿吨，能源总耗量为1.45亿吨标煤。
目前新型干法水泥生产线已使单位水泥熟料的热耗大幅下降，但其窑头熟料冷却机和窑尾预热器仍排放了大量350℃以下的中低温废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30％以上。回收其中的低温余热从而进一步降低水泥生产能耗是我国新型干法水泥生产企业目前迫切需要的节能、提效、环保的新技术。
　　目前国内针对新型干法窑的余热利用技术主要采用补燃电站和纯低温余热电站方式，其中纯低温余热利用由于其卓越的环保效果，已被越来越多的各界人士所重视，同时由于其适宜的造价、极低的运行费用、超长的运转率，受到了越来越多的业内人士的赞同，水泥窑纯余热发电必将成大多数水泥企业余热利用的首选。
目前新型干法预分解窑的规模估计已达3亿吨/年，其直接排掉的热量损失达到6×1011Kcal，如全部采用纯余热发电，其总装机将达到100万KW，年供电量至少60亿KWh，相当于节约标准煤230万吨，可减少CO2排放量约316万吨，大大减少对环境的空气污染和温室效应。

二、杭锅在水泥余热利用上的技术研发
　　八十年代中期，我国政府邀请三菱重工对杭锅进行余热锅炉技术诊断，借此机会，工程技术人员参观了日本各行业余热发电工程，与日方技术人员进行了学术交流，了解了水泥窑AQC余热锅炉的工作原理，并首次接触了振打清灰技术。九十年代初，公司与西方发达国家多家著名锅炉工程公司在各行业余热资源回收利用技术进行了密切的合作，制造了一大批具有国际先进水平的产品，如大型硫酸余热炉、有色冶金闪烁炉等，对振打技术有了深刻的理解。
　　公司长期以来一直致力于燃气轮机联合循环余热锅炉的研究，除自行开发了国内最高等级的9E级燃气轮机余热锅炉，还引进了代表当代国际先进水平的9F级燃气轮机余热锅炉全套技术，包括所有计算程序，为了扩大生产能力，从日本引进了两条先进的螺旋鳍片管生产线，为中低温余热的回收利用技术开发和实现产业化打下了良好的基础。
对水泥窑余热锅炉而言，最大的难题是如何应对烟气的低品位和高灰份。因为低品位意味着巨大的换热面积，只有降低了受热面成本才能提供高性价比的产品;而高灰份带来的是受热面的磨损和粉尘附着造成传热性能降低，甚至恶性堵灰事故造成可靠性降低。对于窑头AQC我们的解决之道是采用先进的扩展受热面即螺旋鳍片管，对于窑尾SP我们的解决方法是采用机械振打清灰技术，这样可以有效的解决磨损和积灰问题，并有效的提高传热效率。
　　正是基于这些技术的积累，公司在2002年成功研发并制造了具有自主知识产权的纯低温余热锅炉。

三、杭锅水泥窑纯低温余热锅炉应用实例
　　目前国内在役的水泥窑纯低温余热电站据我们所知共有四套，分别安装于安徽宁国水泥厂、江西水泥厂、上海金山水泥厂、广西柳州水泥厂。公司自行开发、制造了金山水泥厂的余热锅炉，还与法国ALSTOM公司合作生产了柳泥余热锅炉。
　　公司在2002年对上海金山水泥厂日产1350吨的水泥生产线进行了余热发电技术改造，项目装机容量2500KW，设计发电能力1800 KWh。经过一年半的运行，主要设备和整个系统都运转正常，各项技术经济指标达到设计要求，实际平均发电能力超过2000KWh，年发电量为1400万KWh，吨熟料发电能力约35KWh，同时窑的熟料产量还有所增加。这是国内第一套达到设计指标的国产化水泥窑纯低温余热发电系统。之所以取得如此效果，与电站的核心设备—余热锅炉的良好性能和很高的运转率是分不开的。

　　锅炉规范如下表：

项目名称		单位	设计参数
			SP锅炉	AQC锅炉
废气参数	废气流量	Nm3/h	95000	50000
	进口温度	℃	390	350
	出口温度	℃	228	90
	废气含尘量	Nm3/h	100	30
锅炉参数	型 号		QC95/390－9－1.6/300	QC50/350－3（1）－1.6（0.25）/300（150）
	蒸发量	t/hp	9	3（1）
	蒸汽出口压力	Mpa	1.6	1.6（0.25）
	蒸汽出口温度	℃	300	300（150）
	烟气阻力	Pa	753	594

　　SP锅炉采用自然循环的立式结构，烟气自上而下分别冲刷过热器、蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致，每级受热面上均设置机械振打除灰装置。
　　AQC锅炉采用立式结构，整个锅炉分两个压力单元，1.6MPa为主汽段，0.25 MPa为补汽段，省煤器出水分别供给SP锅炉蒸发器和AQC锅炉高低压蒸发器。锅炉每段受热面为管箱式结构可整体出厂，其受热面采用鳍片管。

四、杭锅水泥窑低温余热锅炉展望
　　水泥窑纯低温余热发电技术符合国家能源政策、环保政策，符合可持续发展的基本国策，必将在全国新型干法窑中大力推广。
水泥窑纯低温余热发电是个系统工程，不但要考虑发电系统的安全高效，更要保证整个窑烧成系统的可靠性，因此系统设计和锅炉、汽轮机、配套辅机等的配合、合作十分重要，杭锅将与各行专家一起共同研究、发展该项技术，使之达到国际水平。
　　自成功开发上海项目后，该项技术和产品也得到了用户的认可。我们在总结运行经验并结合其相关前沿技术基础上，正在开发更大容量、更高参数、更成熟可靠的新产品，目前，公司已承接了多套1500t/d、2500t/d及5000t/d水泥窑生产线的纯低温余热发电锅炉项目，使之形成产品的系列化。

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