广西鱼峰集团余热发电工程项目介绍

一、前言
　　早在1993年12月，国家计委和日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）在北京签订了《日本新能源产业技术综合开发机构和中华人民共和国国家计划发展委员会之间关于能源、环境的合作议定书》，该议定书是日本NEDO为帮助我国节能和环保事业所实施的绿色合作计划的一部分，其目的是将日本国先进并且成功的“水泥余热发电设备”介绍给中国的水泥厂，通过他们提供或介绍的设备的有效运转，证实“水泥余热发电设备及技术”是成熟的，并且在中国可能的条件下进行大力推广其设备及普及其技术，以帮助中国能源利用率的提高和环境保护的改善。1995年确定首家“水泥余热发电设备示范事业”在安徽宁国水泥厂4000t/d水泥生产线上实施。2002年确定第二家“示范事业”在我集团公司3200t/d干法熟料生产线上实施。
二、工程概况
　　该项目利用了我们集团公司3200t/d干法熟料生产线排放的中、低温废气进行余热发电。建设装机规模为5700kW，设计年发电量为4200万kWh，年供电量3800万kWh。
　　该工程的主机设备：汽轮发电机组（国产）、PH锅炉、AQC锅炉和控制系统由日本赠送，其它辅助设备由广西鱼峰集团公司自己采购。
　　该工程的工程设计：日本川崎重工负责提供方案设计和基本技术资料，详细施工图设计由天津水泥工业设计研究院完成。
　　在工程建设的组织和策划上，日方为了降低工程总投资，采取了一些措施。主要是两方面：一是设备的供货，二是设计伙伴的选择。在设备供货上，大部分设备由日方负责供货，一少部分由我们自己采购。在日方负责供货的范围中，一部分由日方在国外采购，如水处理成套设备、余热锅炉重要承压设备、自动控制系统等；一部分由日方自己在国内采购，如汽轮机、发电机、余热锅炉普通受压设备、锅炉钢架、平台、楼梯等；还有一部分设备日方委托天津水泥工业设计研究院成套供货，如电站高、低压电气设备。鱼峰集团自己采购的产品由天津水泥工业设计研究院负责选型并出具订货资料。通过采取这样的供货方式，相对于全部设备由日方在国外采购的方式，大大降低了工程的设备造价。二是设计伙伴选择上，为了降低日方在设计成本上的支出，本工程的施工图设计任务全部由天津水泥工业设计研究院承担。
　　该工程的施工由广西建工集团和鱼峰集团内部所属施工部门负责，良好的施工质量保证了工程的建设进度。
　　该工程自2003年6月18日土建工程开工至2004年7月16日并网发电，经过近2个月的带负荷调试和性能考核，发电机平均输出功率为5915kW，达到或超过了设计值，其余各项技术指标也均达到或超过设计要求。
三、主机设置及热力系统流程
3.1主机设置
a. 窑头设置了AQC余热锅炉
　　在3200t/d水泥生产线窑头经适当改造后的冷却机的废气出口设置窑头余热锅炉，该锅炉省煤器产生热水为AQC锅炉和PH锅炉供水。AQC锅炉生产的过热蒸汽与窑尾余热锅炉生产的过热蒸汽并列后进入汽轮机作功。
b.窑尾设置PH余热锅炉
    根据广西鱼峰集团3200t/d水泥生产线窑尾工艺流程，在窑尾预热器双列废气出口管道上分别设置PH余热锅炉各一台，两台余热锅炉共用一个锅筒。PH余热锅炉生产的蒸汽与窑头AQC余热锅炉生产的蒸汽并列后送入汽轮机作功。
c. 设置适合于低温余热电站的汽轮机
    国产低参数汽轮机可适用于本工程的余热回收。低参数汽轮机转速3000转/分。调速系统感应机构为电磁式，执行机构为液压传动式。根据水泥厂余热发电的特点，汽轮机的运行方式分为转速控制和压力控制两种方式，在汽轮机启动过程中（提速及升负荷时），以汽轮机转速为主要控制参数，以保证汽轮发电机组正常并网；当机组达到额定负荷时，切换到压力控制方式，这时以汽轮机入口蒸汽压力为主要控制参数，而调节机组输出功率以保证压力基本稳定，这种方式可适应废气余热参数的变化，使整个系统有较强的适应性和可靠性，并做到“热尽其用”；当机组出力超过限定值时，自动开启旁路阀，将部分蒸汽直接导入凝汽器，从而起到保护机组的作用。
d. 汽轮机循环冷却水系统
　　根据我们地区的气象条件和场地布置条件，汽轮机循环冷却系统采用闭式循环，冷却构筑物采用玻璃钢冷却塔。
3.2 余热发电流程图

          
3.3 基本废气参数和蒸汽参数
a. 废气参数

b. 基本蒸汽参数

3.4 工艺特点
   本系统与宁国的余热发电及上海万安的余热发电都有不同之处：由于我们的水泥窑窑尾系统是双列的，因此我们的设置的余热锅炉也是两台：PH-A、PH-B锅炉，它们共用一个汽包；本系统的除氧方式选择了化学除氧，不设置除氧器；本系统汽轮机采用了纯冷凝式机组，不设置混压进汽，因此也没设置闪蒸器，这些都与宁国水泥厂余热电站系统的设置不同。另外，我们的PH-A、PH-B锅炉都是强制循环，这与上海万安SP炉自然循环也不同。
四、系统调试及试生产情况
1、系统调试情况
    该系统自2004年7月16日并网成功后，经过了近2个月的带负荷调试，在调试阶段发现，窑尾PH锅炉的过热蒸汽温度、压力与蒸发量很难协调控制，极易造成过热蒸汽温度过高，最高达380℃，比设计温度高出30多度。经过多次试验及调整操作，最终找到了降低过热蒸汽温度的办法。
　　但由于水泥窑2004年5月对预热塔进行了改造，使得窑头、窑尾的废气温度有了较大的变化。通常窑头废气温度比设计的360℃低60～80℃，只有280℃左右，窑尾A列废气温度比设计的380℃高10～20℃，达到390℃左右，窑尾B列废气温度比设计的380℃高30～55℃，达到430℃左右，当窑头废气温度处于正常的设计温度时，同样也会造成进入汽轮机的蒸汽过热度偏高，有时进汽温度达365℃。后因汽轮机厂制造的汽轮机设备有较大的温度适应范围，经与川重和汽轮机厂商定，把进入汽轮机过热蒸汽温度设定为小于等于370℃，在这样的温度下，允许长期运行，这样解决了过热蒸汽温度偏高的问题。
　　在解决过热蒸汽温度偏高的问题后，发现日方设计的DCS控制系统有缺陷，主要表现在两方面，一是服务器经常死机，二是锅炉汽包水位自动控制不准确。服务器死机通过更换全套服务器予以解决，锅炉汽包水位自动控制经过一个多月的调试后基本满足运行要求。
2、试生产情况
　　在两个月的调试后，该系统进入了试生产阶段，我们于2004年9月10~19日连续10天对系统的性能进行了考核，考核结果如下：
　  考核结果表明，虽然个别指标没有达到设计值，但是从工程总体目标上来看，该系统完全达到了设计要求，通过近半年时间的运行表明，各子系统设备运行稳定可靠，统计2004年10月至12月3个月的数据表明，平均吨熟料发电量达35.6kWh/t。五、系统存在的不足
　　在我们运行的半年时间里，还有几个问题一直没有解决好，一个是窑头温度波动幅度大，波动速度快，且大多数时间温度偏低。当温度低至200℃时，AQC锅炉不能产生产过热蒸汽，此时汽轮机只由PH锅炉供汽，并且进汽温度可达385℃；第二个问题是，由于我们的水泥窑为双列，当窑B列（分解炉）有故障需要检修时，由于两台锅炉共用一台锅筒，另一台PH锅炉不能单独运行，也即整个窑尾余热回收系统不能正常运行，甚至造成电站汽轮机开停次数增多，这样对汽轮机的运行寿命有所影响。
六、结束语
　　首先，本工程得益于川崎公司把日本相对成熟的技术直接应用于鱼峰工程项目上，使得系统总体上能够取得较好的节能效果。
　　第二，正确的选择了天津水泥工业设计研究院作为合作伙伴，使得整体设计更符合中国国情，通过天津水泥工业设计研究院的技术转化和详细的施工图设计，使得工程没有因为标准的差异、国情的不同而造成不好的影响。天津水泥工业设计研究院很好的把为川崎承担的设计及设备成套工作以及直接为我公司承担的设计工作结合起来，直接起到了工程整体规划、基础把关和技术支持作用，为我公司的顺利投产作出了他们的贡献。
　　我厂具有一批高素质人才，在项目实施阶段也发挥了重要作用。
　　利用新型干线水泥窑余热发电符合国家政策，于企业于社会都有很好的效益。该项目给拟建设余热发电工程的水泥企业提供了一个可借鉴的例子。我公司有幸走在水泥窑中低温余热发电事业的前列，我代表我们鱼峰公司和我个人，衷心的感谢曾经给予我们大力支持和殷切关注的所有协作单位和各界朋友，我们也愿意尽我们自己微薄的力量，为我国余热发电事业、为我国的节能事业作出我们最大的努力。