曾學(xué)敏:余熱發(fā)電為水泥工業(yè)再創(chuàng)輝煌

中國(guó)水泥協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng) 曾學(xué)敏 · 2009-03-28 00:00 留言

  中國(guó)水泥協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)曾學(xué)敏作為水泥行業(yè)專家,將于3月27日赴上海參加“第五屆純低溫余熱發(fā)電國(guó)際峰會(huì)”,和與會(huì)代表進(jìn)行技術(shù)交流。

  改革開(kāi)放三十年來(lái),水泥工業(yè)取得了舉世矚目的成績(jī)。新型干法水泥技術(shù)裝備進(jìn)入世界先進(jìn)行列;科學(xué)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排成為全行業(yè)實(shí)際行動(dòng):水泥結(jié)構(gòu)調(diào)整成績(jī)斐然,到2008年底新型干法水泥比例突破了60%;世界知名水泥公司在我國(guó)落地生根;水泥工程總承包足跡遍及全球,帶動(dòng)機(jī)械裝備大量出口。這些成績(jī)的取得,為水泥工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了輝煌。與此同時(shí),“十一五”期間水泥純低溫余熱發(fā)電,實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,截止2008年有263條新型干法熟料生產(chǎn)線裝有余熱利用電站,裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到1662MW。到2010年水泥行業(yè)余熱發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⑹墙?個(gè)葛洲壩電站總裝機(jī)容量,余熱發(fā)電為水泥工業(yè)再次創(chuàng)造了輝煌。

  一、水泥工業(yè)余熱發(fā)電的發(fā)展歷程

  水泥窯余熱電站始建于大連水泥廠,1922—1923年該廠擴(kuò)建第二條Φ3m×60m干法中空窯時(shí),同時(shí)配套建設(shè)了高溫余熱發(fā)電機(jī)組,稱為“水泥干法中空余熱發(fā)電窯”。我國(guó)水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展從第一個(gè)五年計(jì)劃開(kāi)始起步,經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、推廣、應(yīng)用工作經(jīng)歷了四個(gè)階段。

  第一階段為1953年至1989年,這30多年主要工作是開(kāi)展了中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的開(kāi)發(fā)、推廣、應(yīng)用工作。首先參照上世紀(jì)30年代日本引進(jìn)德國(guó)技術(shù)在我國(guó)東北、華北地區(qū)建設(shè)的中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備,對(duì)老廠進(jìn)行改造,同時(shí)在老廠擴(kuò)建中得到應(yīng)用。共投運(yùn)了約290條中空窯余熱發(fā)電系統(tǒng)。形成了不同主蒸汽參數(shù)、余熱鍋爐形式、裝機(jī)容量的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。為我國(guó)開(kāi)展水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  第二階段為1990年至1996年。“八五”期間,國(guó)家安排了水泥行業(yè)科技攻關(guān)課題,其一是:“帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開(kāi)發(fā)”,主要內(nèi)容為采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列汽輪發(fā)電機(jī)組,回收400℃以下廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電。該課題在1996年完成了攻關(guān)工作,形成了“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”;這項(xiàng)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、推廣、應(yīng)用,為我國(guó)開(kāi)發(fā)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn);其二是“水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)”;其三是“純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備——螺桿式膨脹機(jī)研究開(kāi)發(fā)”。根據(jù)帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),以日本KHI公司為寧國(guó)水泥廠4000t/d水泥窯提供的6480kW純低溫余熱電站的建設(shè)為契機(jī),基本形成了我國(guó)水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝技術(shù)裝備體系。

  第三階段為1997年至2005年。推廣、改進(jìn)“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”和“水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)”。截止2005年底,利用“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”,國(guó)內(nèi)有23個(gè)水泥廠36條1000~4000t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線上安裝了28臺(tái)帶補(bǔ)燃鍋爐的中溫余熱發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)為45.36MW。與此同時(shí),分別于2001年、2003年利用我國(guó)自主研發(fā)的技術(shù)和國(guó)產(chǎn)設(shè)備,在2000t/d、1500t/d水泥窯上投運(yùn)了裝機(jī)容量分別為3MW、2.5MW的純低溫余熱電站。2001年至2005年,我國(guó)水泥行業(yè)利用國(guó)產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)在12條新型干法窯上,配套建設(shè)了裝機(jī)容量分別為2.0MW、3.0MW、6.0MW、7.0 MW的純低溫余熱電站。

  第四階段為2005年以后。由于水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備已經(jīng)成熟,進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。大量的工程實(shí)踐機(jī)會(huì),給技術(shù)不斷創(chuàng)新提供了最佳的機(jī)遇。隨著純低溫余熱電站投入運(yùn)行數(shù)量的增多,實(shí)踐應(yīng)用的同時(shí)也促進(jìn)了工藝技術(shù)裝備的提高,使我國(guó)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備更加成熟可靠,給我國(guó)這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平提供了機(jī)遇。

  二、我國(guó)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備

  1.余熱發(fā)電的基本原理

  將工業(yè)生產(chǎn)中排出的大量廢氣通過(guò)余熱回收裝置——余熱鍋爐將廢熱進(jìn)行熱交換回收,產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

  在水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中,水泥窯的窯頭和窯尾產(chǎn)生大量廢氣(廢熱),在廢氣排出的地方安裝余熱鍋爐,分別稱為AQC鍋爐(窯頭爐)和SP鍋爐(窯尾爐)。在余熱鍋爐內(nèi),廢氣與水進(jìn)行熱交換,使水產(chǎn)生一定溫度和壓力的過(guò)熱蒸汽,過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

表1  干法中空窯高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主要參數(shù)

主蒸汽溫度

(℃)

蒸汽壓力

(MPa)

余熱

鍋爐

裝機(jī)容量

(MW)

噸熟料發(fā)電量

(kWh/t)

400

2.45

臥式

3.0

90~110

450

3.82

臥式

4.5

130~150

450

3.82

立式

6.0

170~180

  2.純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及主要參數(shù)

  目前,我國(guó)水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的核心內(nèi)容是熱力循環(huán)系統(tǒng),熱力循環(huán)方式主要有單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)三種基本模式,以及由此衍生的復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)成。理論和實(shí)踐表明,以上三種熱力系統(tǒng)的選擇,應(yīng)依據(jù)企業(yè)的具體情況來(lái)選擇合適的系統(tǒng),采用哪種方式最合理,應(yīng)依據(jù)熱平衡計(jì)算、生產(chǎn)線規(guī)模、企業(yè)管理水平、投資高低等實(shí)際情況,進(jìn)行綜合比較后確定。

  純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及主要技術(shù)參數(shù),以一般5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例進(jìn)行說(shuō)明。規(guī)模相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)線可利用窯頭、窯尾余熱資源,建設(shè)一套裝機(jī)容量為9MW的純低溫余熱電站。主要設(shè)備有凝汽式汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、SP余熱鍋爐和AQC余熱鍋爐,其主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2  純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

序號(hào)

設(shè)備名稱

數(shù)量

主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

l

機(jī)

l

額定功率:    9MW

額定主汽壓力:1.25MPa(a)

額定排汽壓力:0.008MPa(a)

額定主汽溫度:325℃

額定轉(zhuǎn)速:    3000r/min

額定汽耗率:  5.2kg/kWh

2

發(fā)

機(jī)

1

額定功率:    9MW

額定轉(zhuǎn)速:    3000r/min

頻率:        50Hz

效率:        96.5%

3

SP

1

入口廢氣量:  340000m3/h(標(biāo)況)

入口廢氣溫度:330℃~340℃

出口廢氣溫度:220℃

(生料粉磨用風(fēng)要求溫度)

漏風(fēng)率:      3%

額定主汽:    1.35MPa(a)

額定主汽溫度:310℃

主汽流量:    25t/h

4

AQC

鍋,

1

入口廢氣量:  240000m3/h(標(biāo)況)

入口廢氣溫度:350℃~360℃

出口廢氣溫度:100℃

漏風(fēng)率:      2%

額定主汽:    1.35MPa(a)

額定主汽溫度:330℃

主汽流量:    l8t/h

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

序號(hào)

技術(shù)名稱

指標(biāo)

備注

1

裝機(jī)容量         (MW)

9

 

2

平均發(fā)電功率     (kW)

8020~8710

 

3

噸熟料余熱發(fā)電量 (kWh/t)

35~38

按照5500t/d計(jì)算

4

水泥熟料燒成熱耗 (kg/t-cl)

106~110

 

5

年平均發(fā)電成本   (元/kWh)

0.10~0.16

 

6

工程總投資       (萬(wàn)元)

6000~7000

 

7

投資回收期       (年)

3~4

 

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  三、我國(guó)純低溫余熱發(fā)電機(jī)組建設(shè)及運(yùn)行

  1.選擇余熱利用方式及原則

  企業(yè)是否建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)熟料生產(chǎn)線的實(shí)際情況而定。生產(chǎn)線規(guī)模較小,當(dāng)?shù)仉妰r(jià)較低,如青海地區(qū)小規(guī)模生產(chǎn)線,建設(shè)余熱電站效益就不高;生產(chǎn)線利用污泥進(jìn)行配料,需要大量廢熱對(duì)污泥進(jìn)行烘干,經(jīng)濟(jì)效益很好;利用廢熱供暖、制冷,造福一方百姓,也是不錯(cuò)的選擇。不管廢氣如何利用,經(jīng)濟(jì)賬一定要算。哪種廢熱利用方式效益最好,就是企業(yè)的最終選擇。實(shí)踐證明,已建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均很好。

  水泥窯純低溫余熱發(fā)電的建設(shè)和設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。

  ——條件允許時(shí),企業(yè)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)熱工標(biāo)定,對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及原因進(jìn)行系統(tǒng)分析:

  ——在滿足水泥生產(chǎn)工藝自身余熱的需要、不影響水泥窯的熱工操作、不增加水泥熟料燒成熱耗及電耗的前提下,最大限度獲取利用余熱資源;

  ——合理梯級(jí)利用不同品位余熱,充分發(fā)揮余熱的作功能力:

  ——根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況,通過(guò)性價(jià)比分析,確定熱力系統(tǒng)循環(huán)方式;

  ——在建設(shè)新生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中,不同步建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)時(shí),應(yīng)在窯頭和窯尾留有建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的余地。

  2.水泥余熱發(fā)電建設(shè)模式

  水泥余熱發(fā)電建設(shè)模式有三種。第一種為傳統(tǒng)模式,由設(shè)計(jì)單位提供技術(shù)方案和電站設(shè)計(jì),企業(yè)自己安排建設(shè)和管理。設(shè)計(jì)單位只承擔(dān)設(shè)計(jì),工作量較大,利潤(rùn)較薄,一些設(shè)計(jì)單位不愿意提供這種模式的服務(wù)。由于目前余熱發(fā)電建設(shè)是買方市場(chǎng),這種服務(wù)模式的比例逐年下降。

  第二種為EPC模式,即工程總承包模式。目前水泥余熱發(fā)電建設(shè)采用EPC(總承包)模式比較普遍,市場(chǎng)占有率大約60%左右。采用這種模式主要原因是水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)比較火爆,技術(shù)供應(yīng)商希望以工程總承包方式承接任務(wù);另一方面水泥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)水泥余熱發(fā)電的設(shè)備采購(gòu)、技術(shù)管理比較生疏,這方面正是技術(shù)供應(yīng)商的優(yōu)勢(shì)。一般采用EPC模式時(shí)將土建工程拿出去,由業(yè)主自行招標(biāo)。

  第三種模式為BOT模式。是一種由出資方建設(shè)——運(yùn)營(yíng)——轉(zhuǎn)交的模式,也是今后的發(fā)展方向。采用這種模式,水泥企業(yè)利用擁有廢氣資源優(yōu)勢(shì),由電站的承建方全部投資進(jìn)行建設(shè)和管理。企業(yè)可以解決資金短缺造成的窘迫,近期可以獲得優(yōu)惠電價(jià),最終可以獲得電站。投資方依靠資金、技術(shù)、配套、CDM、管理等方面的優(yōu)勢(shì),可以有效規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)和取得短期較好經(jīng)濟(jì)效益。這種模式目前應(yīng)用不夠普遍,大概占10%左右。這種模式雙方合作的條款是比較靈活的,關(guān)鍵是條款的內(nèi)容雙方均能接受。

  后兩種模式總體經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)是雙贏的,可以說(shuō)以優(yōu)勢(shì)克服弱勢(shì),雙方盈利。

  3.已投運(yùn)的純低溫余熱發(fā)電機(jī)組及生產(chǎn)線

  1997~2005年近十年間,水泥行業(yè)建設(shè)投運(yùn)的純低溫余熱發(fā)電新型干法生產(chǎn)線僅為13條、機(jī)組14臺(tái)、裝機(jī)容量50MW;進(jìn)入“十一五”,水泥純低溫余熱發(fā)電的建設(shè)快速發(fā)展,每年呈幾何級(jí)數(shù)上升。2006年投運(yùn)了15條生產(chǎn)線、14臺(tái)機(jī)組、裝機(jī)容量65.5MW;2007年投產(chǎn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線86條、安裝發(fā)電機(jī)組59臺(tái)、裝機(jī)容量571MW:2008年投運(yùn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線149條、安裝發(fā)電機(jī)組106臺(tái)、裝機(jī)容量975.2MW;2009年預(yù)計(jì)投運(yùn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線232條、安裝發(fā)電機(jī)組181臺(tái)、裝機(jī)容量1677MW:預(yù)計(jì)2009年投運(yùn)的余熱電站裝機(jī)總?cè)萘繉⒊^(guò)歷年的總和(見(jiàn)表3)。

表3  截止2008年年底已投入運(yùn)行的純低溫余熱電站

年份

生產(chǎn)線(條)

機(jī)組(臺(tái))

裝機(jī)(MW)

熟料設(shè)計(jì)產(chǎn)能(萬(wàn)噸/年)

1997~2005

13

14

50

1119

2006

15

14

65.5

1460

2007

86

59

571

10109

2008

149

106

975.2

15899

小計(jì)

263

193

1661.7

28587

2009預(yù)計(jì)

232

181

1676.8

2767

表4   2009年擬投運(yùn)的國(guó)外水泥余熱發(fā)電工程

國(guó)  別

生產(chǎn)線

(條)

機(jī)組

(臺(tái))

裝機(jī)

(MW)

熟料產(chǎn)能

(年/萬(wàn)噸)

泰  國(guó)

9

6

102.2

1819

巴基斯坦

9

4

52.6

100l

印  度

7

5

48

880

越  南

2

2

22.5

388

土耳其

2

l

18

310

菲律賓

1

l

4.5

78

合  計(jì)

34

22

247.8

4476

表5  余熱發(fā)電生產(chǎn)線運(yùn)行指標(biāo)匯總

指標(biāo)

項(xiàng)目

熟料熱耗

(kg/t)

噸熟料余熱發(fā)電量

(kWh/t)

余熱發(fā)電供電成本

(元/kWh)

外購(gòu)電價(jià)

(元/kWh)

 

目前設(shè)計(jì)

 

37-42

0.12~0.16

0.5~0.6

安徽運(yùn)行數(shù)據(jù)

115.5

37.35

0.06~0.08

0.51~0.64

浙江運(yùn)行數(shù)據(jù)

120.48

29.91

0.09~0.25

0.54~0.66

山東運(yùn)行數(shù)據(jù)

112.92

28.57

0.167~0.228

0.57~0.67

  4.承接的國(guó)外水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目

  我國(guó)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年的開(kāi)發(fā)、研究和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),其技術(shù)裝備水平無(wú)論是熱力循環(huán)系統(tǒng)還是國(guó)產(chǎn)化設(shè)備都已成熟。由于投資成本低,綜合服務(wù)能力強(qiáng),使中國(guó)水泥窯余熱發(fā)電綜合技術(shù)裝備水平處于國(guó)際先進(jìn)行列,在國(guó)際市場(chǎng)上有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),近幾年水泥余熱發(fā)電技術(shù)迅速普及到亞洲各國(guó)。

  2008年,中材節(jié)能公司在泰國(guó)SCG的3條生產(chǎn)線上投運(yùn)了2臺(tái)發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)為27MW;海螺集團(tuán)亦在泰國(guó)暹羅SKK工廠6號(hào)生產(chǎn)線上投運(yùn)了裝機(jī)為9.1MW的發(fā)電機(jī)組,從此開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)余熱發(fā)電技術(shù)的國(guó)外市場(chǎng)。值得一提的是,拉法基、海德堡等知名水泥公司在國(guó)外建廠,均選擇我國(guó)公司承擔(dān)建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)。繼中材節(jié)能和海螺以后,大連易世達(dá)、中信重機(jī)、杭州中科節(jié)能、昆明陽(yáng)光基業(yè)均承接了國(guó)外工程。國(guó)際水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)潛力很大,發(fā)展速度很快,預(yù)計(jì)2009年投運(yùn)的國(guó)外余熱發(fā)電工程裝機(jī)達(dá)247.8MW,是2008年的8倍。目前中材節(jié)能在埃及、希臘、韓國(guó)、馬來(lái)西亞等國(guó)家均洽談了余熱發(fā)電工程。

  5.余熱發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況

  中材節(jié)能公司受國(guó)家發(fā)改委委托,對(duì)余熱發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)研,調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,已投運(yùn)的余熱發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率和設(shè)計(jì)值尚存在一定距離。以海螺集團(tuán)為主的安徽企業(yè)余熱發(fā)電運(yùn)行管理水平較高,電站的運(yùn)轉(zhuǎn)率也較高,基本反映目前我國(guó)余熱發(fā)電現(xiàn)狀和技術(shù)水平;浙江省余熱發(fā)電機(jī)組相對(duì)投運(yùn)較早,設(shè)計(jì)及裝備水平和目前相比,存在一定差距,因此平均發(fā)電量水平較低。但大部分企業(yè)實(shí)際熟料產(chǎn)量均比設(shè)計(jì)產(chǎn)量高出10%以上,相對(duì)燒成熱耗也較高。[Page]

  四、純低溫余熱發(fā)電效益測(cè)算

  1.經(jīng)濟(jì)效益

  采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)與裝備純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目投資,每千瓦裝機(jī)約6500~7000元左右。純低溫余熱發(fā)電的供電成本通常在0.12~0.16元/kWh之間(其中折舊費(fèi)占37%-39%,維修費(fèi)占25%-28%,其他費(fèi)用占18%~22%)。外購(gòu)電價(jià)與供電成本的差價(jià)就是效益。余熱發(fā)電的供電可滿足水泥生產(chǎn)用電的三分之一到四分之一,噸水泥成本可降低l2~15元。投資回收期在3~4年之間。

  根據(jù)中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)信息部統(tǒng)計(jì),2008年建材企業(yè)電力購(gòu)進(jìn)價(jià)格平均比2007年上漲4分錢,即電力購(gòu)進(jìn)價(jià)格平均為0.63元/kWh。余熱發(fā)電的供電成本平均按0.14元計(jì)算,每度電的利潤(rùn)為0.49元。

  2008年余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益可以按裝機(jī)容量和噸熟料余熱發(fā)電量?jī)煞N方法進(jìn)行計(jì)算。若2008年投運(yùn)的機(jī)組能力發(fā)揮率按30%計(jì)算,機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率按7000小時(shí)計(jì)算,2008年余熱發(fā)電量為71億kWh,創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為34.8億元;若噸熟料余熱發(fā)電量按36 kWh計(jì)算,2008年投運(yùn)的發(fā)電機(jī)組相對(duì)應(yīng)熟料生產(chǎn)能力的發(fā)揮率仍按30%計(jì)算,熟料生產(chǎn)能力為l7947萬(wàn)噸,發(fā)電量為64.7億kWh,創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為31.7億元。

  按第一種方法計(jì)算,機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)率高于7000小時(shí),一般發(fā)電機(jī)組和水泥窯運(yùn)轉(zhuǎn)率基本相當(dāng),可達(dá)到7400小時(shí)左右;按第二種方法計(jì)算,熟料實(shí)際生產(chǎn)能力超過(guò)設(shè)計(jì)能力l0%左右,所取的熟料值偏低,但噸熟料實(shí)際發(fā)電量平均達(dá)不到36 kWh。綜合各種因素,2008年余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為33億元不會(huì)太離譜。

  截止2008年11月水泥全行業(yè)利潤(rùn)總額為270億元,預(yù)計(jì)全年利潤(rùn)總額285億元。余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益占全行業(yè)利潤(rùn)總額的11.6%。

  2.CDM效益

  利用清潔發(fā)展機(jī)制項(xiàng)目(CDM)企業(yè)可獲得額外的收入,例如一條5000t/d生產(chǎn)線配套建設(shè)9MW余熱發(fā)電機(jī)組,每年約減排2萬(wàn)多噸的CO2,按目前國(guó)際平均價(jià)格l0歐元計(jì),每年可給企業(yè)增收約150~200萬(wàn)元人民幣。

  截止2008年11月26日,國(guó)家發(fā)改委審批的CDM項(xiàng)目共1749個(gè),其中水泥項(xiàng)目123個(gè),共減排1771萬(wàn)噸CO2。目前約有20個(gè)項(xiàng)目獲EB審批,減排29萬(wàn)噸CO2。按交易價(jià)格10美元計(jì)算,每年給行業(yè)增收2200萬(wàn)元人民幣左右,這個(gè)數(shù)目每年會(huì)成倍增長(zhǎng)。

  3.環(huán)境效益

  純低溫余熱發(fā)電的余熱鍋爐的降塵作用及窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐爐前配置的預(yù)除塵裝置,進(jìn)一步提高了收塵效果,具有一定的減排作用。經(jīng)計(jì)算5000t/d規(guī)模窯頭余熱鍋爐減排粉塵約為50.05t/a,窯尾余熱鍋爐減排粉塵為11.45t/a,合計(jì)每年減排粉塵為61.50t。也就是說(shuō)9MW機(jī)組的兩臺(tái)鍋爐的降塵作用,使水泥窯年減排粉塵為61.50t。由此推算,2008年因余熱發(fā)電的投運(yùn),使水泥窯廢氣粉塵排放量年減少了11357t。

  水泥窯利用余熱發(fā)電滿足生產(chǎn)線部分供電需求,相當(dāng)于減少了燃煤發(fā)電量,等于減少了燃煤產(chǎn)生的SO2、CO2、NOx等有害氣體對(duì)大氣的污染。2008年水泥行業(yè)利用余熱發(fā)電量按71億kWh計(jì),火力發(fā)電按360gce/kWh計(jì),水泥行業(yè)余熱發(fā)電相當(dāng)減排CO2665萬(wàn)噸;利用廢氣經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)行熱交換后,排入大氣的溫度大幅度降低,從而減小了對(duì)周圍環(huán)境的熱污染。

  五、余越發(fā)電市場(chǎng)潛力

  據(jù)初步統(tǒng)計(jì),截止2008年底,已投產(chǎn)的新型干法熟料生產(chǎn)線為909條,熟料生產(chǎn)能力為74101萬(wàn)噸。其中,2008年投產(chǎn)的生產(chǎn)線為107條,熟料生產(chǎn)能力為12843萬(wàn)噸。截止2008年底,安裝余熱發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)線263條,另有3條生產(chǎn)線供熱和制冷,總計(jì)利用廢熱的生產(chǎn)線為266條。

  “十一五”期間是新型干法熟料生產(chǎn)線發(fā)展最快時(shí)期,也是余熱發(fā)電發(fā)展最快時(shí)期。預(yù)計(jì)2009年投產(chǎn)的熟料生產(chǎn)線仍為100條左右,2010年有50條左右,屆時(shí)投產(chǎn)的新型干法熟料生產(chǎn)線預(yù)計(jì)為1050條左右,熟料生產(chǎn)能力為8.6億噸左右。這兩年投運(yùn)電站的生產(chǎn)線每年按250條計(jì),屆時(shí)投運(yùn)電站的生產(chǎn)線預(yù)計(jì)為760余條,裝機(jī)容量達(dá)到5200MW。水泥余熱發(fā)電裝機(jī)相當(dāng)于1.9個(gè)葛洲壩電站的總裝機(jī)容量。

  新型干法熟料生產(chǎn)線中約有200條左右不宜配套建設(shè)余熱電站,有100條熟料生產(chǎn)線建設(shè)余熱電站的任務(wù)將在“十二五”完成?!笆濉逼陂g,新型干法熟料生產(chǎn)線和余熱發(fā)電建設(shè)高峰已經(jīng)過(guò)去。但是,隨著余熱發(fā)電技術(shù)裝備的不斷創(chuàng)新,水平不斷提高,老機(jī)組的技術(shù)改造任務(wù)將不斷增多,余熱利用的方式和用途也不斷增多,屆時(shí)不宜建設(shè)余熱發(fā)電的生產(chǎn)線將會(huì)找到自己的用武之地,余熱利用仍然有一定潛在市場(chǎng)。

  值得關(guān)注的是國(guó)際水泥余熱發(fā)電市場(chǎng),除日本和我國(guó)臺(tái)灣以外,其他國(guó)家水泥余熱發(fā)電的普及率并不高,我國(guó)水泥余熱發(fā)電打入國(guó)際市場(chǎng)才剛剛起步,努力開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng),必然會(huì)帶來(lái)豐厚的收益,同時(shí)為保護(hù)地球做出貢獻(xiàn)。

  近年來(lái)提供水泥余熱發(fā)電技術(shù)的設(shè)計(jì)公司,在廢熱利用上創(chuàng)新了技術(shù),積累了經(jīng)驗(yàn),服務(wù)對(duì)象不應(yīng)只是水泥行業(yè)。中材節(jié)能在鋼鐵、化工、焦炭行業(yè)均承擔(dān)了余熱利用電站的建設(shè);杭州中科節(jié)能利用玻璃窯爐余熱、垃圾廢氣進(jìn)行發(fā)電亦承擔(dān)了很多項(xiàng)目。行業(yè)外市場(chǎng)潛力很大,是值得大力開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)。

  六、余熱發(fā)電建設(shè)存在問(wèn)題及建議

  1.行業(yè)自身問(wèn)題

  企業(yè)為追求發(fā)電效益,要求技術(shù)供應(yīng)方(設(shè)計(jì)單位)盡量提高發(fā)電量,并以噸熟料發(fā)電量指標(biāo)的高低確定合作方。設(shè)計(jì)單位為迎合企業(yè)的意愿,在廢氣取氣點(diǎn)上做文章,其途徑和手段是和三次風(fēng)爭(zhēng)風(fēng)或獲取其它水泥生產(chǎn)用的高溫氣體。這種做法雖然可以提高一些發(fā)電量,但是造成單位熟料熱耗隨之提高。

  目前噸熟料發(fā)電量大多數(shù)在35~38kWh/t-cl之間,與理論計(jì)算值38~42kWh/t-cl還有較大的差距,應(yīng)進(jìn)一步研究提高純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)熱效率的途徑和措施,在不增加熟料單位熱耗的前提下,謀求從篦冷機(jī)、預(yù)熱器和窯頭胴體等處獲取少量高溫氣體來(lái)提高噸熟料余熱發(fā)電能力,進(jìn)一步提升余熱發(fā)電技術(shù)水平,提高余熱發(fā)電系統(tǒng)熱效率。

  利用余熱的方式均集中在余熱發(fā)電上,欠缺對(duì)余熱利用的其他方式的研究,造成所有生產(chǎn)線的佘熱利用,不管規(guī)模大小,都擁擠在一條通道上。企業(yè)可以根據(jù)自身實(shí)際情況,擇優(yōu)選擇利用廢熱方式,供氣、供暖、制冷、烘干、出售等。

  2.政策問(wèn)題

  2006年國(guó)家發(fā)改委發(fā)文要求,新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電。據(jù)此重慶市政府要求,新建新型干法水泥生產(chǎn)線,都要同時(shí)配套建設(shè)佘熱發(fā)電裝置,否則不予批準(zhǔn)。這種絕對(duì)的要求,其實(shí)欠科學(xué)和合理。余熱發(fā)電是利用窯頭和窯尾的廢熱,鍋爐和發(fā)電機(jī)組的選擇是根據(jù)廢氣量和溫度量身定制的。擴(kuò)建生產(chǎn)線時(shí),可參照原生產(chǎn)線運(yùn)行情況和熱工標(biāo)定資料,完全新建只能參照同規(guī)模生產(chǎn)線進(jìn)行確定,由于設(shè)備選型、原燃料條件、管理水平的不同,可能造成不匹配,影響效率的發(fā)揮。何時(shí)建設(shè)余熱發(fā)電不應(yīng)一刀切,由企業(yè)視具體情況而定更科學(xué)。

  水泥余熱發(fā)電是非常有效的節(jié)能減排途徑,因此國(guó)家給予節(jié)能財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)。但是2006年以后建設(shè)的生產(chǎn)線配套余熱發(fā)電,其節(jié)能不予獎(jiǎng)勵(lì),在政策上有失公允。

  有些省份相關(guān)政府主管部門,擔(dān)心企業(yè)變相用煤發(fā)電,規(guī)定按企業(yè)生產(chǎn)線規(guī)模批準(zhǔn)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量,但是有些早期投產(chǎn)的生產(chǎn)線窯頭、窯尾廢氣溫度較高由于裝機(jī)容量不足,造成廢氣利用率不高。

  水泥余熱發(fā)電是我國(guó)十大節(jié)能工程之一。水泥廠余熱發(fā)電原則是并網(wǎng)不上網(wǎng),所發(fā)電量全部自用。目前水泥廠余熱發(fā)電并網(wǎng)仍然是老大難問(wèn)題,有的企業(yè)甚至將并網(wǎng)問(wèn)題反映到省長(zhǎng),依然得不到解決。此問(wèn)題基本上可以定性為普遍存在的問(wèn)題。國(guó)家發(fā)改委應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決,制定余熱發(fā)電并網(wǎng)(審批、管理費(fèi)、優(yōu)惠政策等)管理辦法。

  為規(guī)范水泥廠余熱發(fā)電的設(shè)計(jì)工作,《水泥工廠純低溫余熱發(fā)電設(shè)計(jì)規(guī)范》正在編制之中,針對(duì)業(yè)內(nèi)以噸熟料發(fā)電量評(píng)價(jià)發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)象,還應(yīng)抓緊編制余熱發(fā)電技術(shù)評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。


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