帶補(bǔ)燃鍋爐的余熱發(fā)電在水泥廠的綜合利用

　　目前在我國水泥行業(yè)的帶補(bǔ)燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)是“八五”期間國家重點科技攻關(guān)項目，已完成了技術(shù)裝備的研究開發(fā)工作，并在國內(nèi)水泥生產(chǎn)線上得到成功的應(yīng)用，取得了很好的成果，如魯南水泥廠、玻璃河水泥廠余熱電站的投運一直很好?！熬盼濉逼陂g該技術(shù)又取得了長足的進(jìn)步，相繼在2000t/d、2500t/d窯外分解爐成功設(shè)置了余熱回收帶燃用煤矸石的補(bǔ)燃鍋爐（循環(huán)流化床鍋爐）綜合利用。該技術(shù)的優(yōu)勢在于發(fā)電系統(tǒng)的運行可以不受水泥生產(chǎn)系統(tǒng)得制約，當(dāng)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)偶爾出現(xiàn)短時停窯或廢氣溫度及氣量不夠時，均可調(diào)節(jié)流化床鍋爐燃料的喂料量及風(fēng)量保證鍋爐的正常運行，避免發(fā)電機(jī)組的頻繁啟停，既延長電廠的使用壽命，又保證了電力的連續(xù)供應(yīng)。同時，帶流化床鍋爐的余熱發(fā)電技術(shù)的成熟，也為開發(fā)中低溫余熱發(fā)電，開辟了廣闊的前景。如葛洲壩水泥廠、吉林亞泰水泥有限公司、內(nèi)蒙古蒙西水泥有限公司、廣東塔牌水泥集團(tuán)公司均利用該技術(shù)取的很好的效益。以我們總承包的福建龍巖三德水泥廠帶補(bǔ)燃鍋爐的2×15MW余熱發(fā)電項目為例，其充分利用該廠1#（2000t/d）、2#(2500t/d)窯尾廢氣，以及本地區(qū)豐富的劣質(zhì)煤，建成投產(chǎn)后其設(shè)計年供電量為14994×104kwh（以年運行時數(shù)7000小時計），年平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為582.6g/kwh，余熱利用量占電站總耗能熱量的25%，而該公司全年用電量約為17561×104kwh，用電自給率可達(dá)約85%，按外購電價0.5元/度（含稅）計算，所發(fā)電全部供使你生產(chǎn)線使用，年均收益為6407.69萬元，并可通過余熱電站調(diào)整用電系統(tǒng)功率因數(shù)使現(xiàn)有供電系統(tǒng)損耗減少。同時，該電廠每年可向水泥生產(chǎn)線提供爐渣約2.193萬噸，粉煤灰5.118萬噸，按每噸50元計算，年節(jié)約成本費用365.55萬元，以上合計每年收益為6773.24萬元。

　　結(jié)合水泥廠自身特點新建余熱發(fā)電工程，不僅降低水泥回轉(zhuǎn)窯能耗，使水泥生產(chǎn)線用電大部分自給，而且所產(chǎn)生的爐渣、粉煤灰作為水泥混合材使用，達(dá)到能源的綜合利用，降低水泥生產(chǎn)成本，改善環(huán)境質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的。

　　二、我國該行業(yè)的政策： 
                     
　　近幾年隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國國務(wù)院辦公廳于1999年以國辦發(fā)[1999]44號文中明確“確屬熱電聯(lián)產(chǎn)、綜合利用的小火電機(jī)組，有關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)要按國家對熱電聯(lián)產(chǎn)、綜合利用的有關(guān)政策，繼續(xù)給與支持”，其中的“綜合利用”，包括有余熱利用和燃用煤矸石生產(chǎn)電力、熱力。

　　關(guān)于煤矸石的綜合利用，1998年國家經(jīng)貿(mào)委等八部委以國經(jīng)貿(mào)字[1998]80號文發(fā)布了《煤矸石綜合利用管理辦法》，該《辦法》第十四條規(guī)定“國家鼓勵發(fā)展煤矸石電廠，并在有條件的地區(qū)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，發(fā)展煤矸石電廠遵循自發(fā)自用，多余電量上網(wǎng)的原則。煤矸石電廠必須以燃用煤矸石為主，其燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量應(yīng)不大于12550KJ/kg，新建煤矸石電廠應(yīng)采用循環(huán)流化床鍋爐”。

　　綜上，利用水泥廠窯頭、窯尾余熱，同時建設(shè)帶補(bǔ)燃鍋爐以劣質(zhì)煤及煤矸石為燃料的余熱電站國家產(chǎn)業(yè)政策是鼓勵的。

　　三、余熱發(fā)電項目流程概況（以龍巖三德水泥廠余熱發(fā)電工程為例）：

　　龍巖三德余熱發(fā)電項目由新加坡三德有限公司出資，采用國際通行的EPC總承包模式發(fā)包，蘇州中材為總承包商，內(nèi)蒙古科研設(shè)計院負(fù)責(zé)設(shè)計。其設(shè)計流程為：

　　選用當(dāng)?shù)丶t坊煤礦生產(chǎn)的劣質(zhì)無煙煤為補(bǔ)燃鍋爐的燃料，通過輸送設(shè)備輸送至煤倉，并通過下部給煤機(jī)將燃料送入補(bǔ)燃鍋爐燃燒，燃燒所用熱風(fēng)由設(shè)在鍋爐零米層的一、二次風(fēng)機(jī)將爐頂熱空氣吸入，經(jīng)空氣預(yù)熱器進(jìn)一步加熱后入床下熱風(fēng)箱再經(jīng)風(fēng)帽送入爐膛；燃燒所產(chǎn)生的煙氣在爐膛與汽水系統(tǒng)進(jìn)行換熱后，由鍋爐尾部煙道排出，經(jīng)電收塵其除塵后由設(shè)在室外零米層的鍋爐引風(fēng)機(jī)送入80米高水泥煙囪后排入大氣。燃燒所產(chǎn)生的廢渣由床下排渣管排出后，由冷渣機(jī)冷卻后通過刮板機(jī)送入渣庫；尾部細(xì)灰經(jīng)電除塵器收下后通過汽力輸送系統(tǒng)送入灰?guī)臁?

　　經(jīng)換熱后的飽和蒸汽進(jìn)入鍋爐汽包，并通過過熱器和進(jìn)一步匯集達(dá)到使用要求后，通過匯汽集箱連接管道輸送至汽輪機(jī)，帶動汽輪發(fā)電機(jī)葉輪，從而發(fā)電。

　　在整套系統(tǒng)中，為滿足使用、安全、環(huán)保等要求，在鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)的主機(jī)設(shè)備間，設(shè)計了相應(yīng)的化學(xué)水系統(tǒng)、鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、除硫系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)等等系統(tǒng)，以完善整個工藝。

　　對余熱鍋爐系統(tǒng)，為充分利用窯尾余熱，在C1風(fēng)管至增濕塔間將廢氣引至余熱鍋爐進(jìn)口，再經(jīng)過頂部將氣流引至增濕塔，從而在不影響水泥工藝流程的條件下通過熱交換，將產(chǎn)生的蒸汽通過管道輸送至補(bǔ)燃鍋爐汽包，從而完成對廢氣的熱能利用。

　　四、帶補(bǔ)燃鍋爐的余熱發(fā)電廠施工特點

　　在施工過程中，有以下施工特點：

　?、拧⒐に嚵鞒淘O(shè)備銜接難度大，要求高。

　　電廠主要設(shè)備的銜接是壓力管道，而不是單臺的設(shè)備連接輸送。從鍋爐到汽機(jī)是中高壓的蒸汽管道輸送，再以此分流至不同的輔助設(shè)備作其他工藝用途。高溫蒸汽管道輸送又產(chǎn)生很多輔助設(shè)備及管道以滿足對資源的再回收利用，從而符合節(jié)約資源、環(huán)保等要求。

　　電廠工藝流程設(shè)備銜接難度主要體現(xiàn)在工藝管道上，管道種類繁多，且相對集中，施工過程中必須按電力建設(shè)規(guī)范要求對其合理布置，否則，各類管道的交叉、干涉勢不可免。另外，在施工過程中，管道施工必須保證其對接焊縫質(zhì)量、法蘭連接螺栓緊固力矩要求。而局限的空間，不同標(biāo)高層面的管道布置無疑使施工難度加大。

　　⑵、主機(jī)設(shè)備安裝過程停止檢驗點多，直接影響施工進(jìn)度。

　　由于鍋爐屬壓力容器，其施工周期一般為4—5個月。安裝過程中，很多檢驗工序必須有鍋檢部門參與確認(rèn)。所謂停止檢驗點就是必須由鍋檢部門參與檢驗確認(rèn)合格后才能進(jìn)行下道工序施工的工序。對于鍋爐來講，從鋼架安裝、汽包安裝、鍋爐水冷壁安裝前的焊工考試、本體水壓試驗、鍋爐本體砌筑總體驗收等都是停止檢驗點。施工過程中必須嚴(yán)格控制、統(tǒng)籌安排，并隨時與鍋檢部門保持聯(lián)系，及時要求其進(jìn)廠對停止檢驗點進(jìn)行檢驗，否則現(xiàn)場無法進(jìn)行后續(xù)施工，對施工進(jìn)度會造成很大影響。

　　 ⑶、材料種類繁多、焊接要求高、焊接檢驗工作量大。

　　在鍋爐、汽機(jī)安裝過程中，由于鍋爐本體及相關(guān)管道內(nèi)的介質(zhì)基本上屬于中溫中壓或高溫高壓，根據(jù)其內(nèi)部介質(zhì)溫度、壓力的不同，其本體及相關(guān)管道的材質(zhì)、焊接要求也不同，通常材質(zhì)多達(dá)幾十種。所以，在施工過程中必須嚴(yán)格控制采購程序，對使用的管材、管件等必須嚴(yán)格分類儲存堆放，嚴(yán)禁用錯或代用。對合金鋼材料還必須進(jìn)行100%光譜分析。否則，一旦用錯，可能會在以后的生產(chǎn)過程中造成管道爆裂等危險，造成重大損失。同時，在施工過程中，為確保施工質(zhì)量，對于管道焊接坡口的形狀、角度及焊接間隙的預(yù)留量都必須嚴(yán)格按照圖紙要求經(jīng)確認(rèn)后方可施工。針對焊接母材的不同，其選用的焊材種類也很多，焊接工藝也不同?？紤]到施工質(zhì)量，鍋爐本體管道、蒸汽管道及主給水管道等都需采取氬弧焊，同時，為了檢驗焊接質(zhì)量，必須對焊縫進(jìn)行無損探傷檢驗。通常情況下，對鍋爐本體管道的焊接焊縫進(jìn)行25%的X光拍片，主蒸汽管道及主給水管道進(jìn)行100%X光拍片，檢驗工作量相當(dāng)大，以龍巖三德水泥廠兩套鍋爐及汽機(jī)管道為例，進(jìn)行檢驗的底片多達(dá)2500多張。

　　 ⑷、熱控儀表安裝工作量大、難度高。 
                     
　　熱控儀表在電廠工藝設(shè)備及管道運行中發(fā)揮了極其重要的作用，它承擔(dān)著各中高溫或中高壓系統(tǒng)的內(nèi)部運行參數(shù)直接反饋給集中控制操作中樞或現(xiàn)場的重要任務(wù)，從而實現(xiàn)機(jī)爐集中控制，完成手動操作、自動調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖程控、順序控制、數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、信息記錄。其按功能可分為MCS、SCS、DAS、MFT、ETS、通訊六個分系統(tǒng)，另外還包括現(xiàn)場監(jiān)視儀表如：鍋爐汽包現(xiàn)場壓力、汽包水位電解點顯示儀等。

　　為了使各被監(jiān)控設(shè)備在平穩(wěn)、安全的狀態(tài)下運行，在施工過程中，必須對各熱控儀表安裝位置及安裝精度嚴(yán)格要求，而以三德廠15MW電廠為例，各熱控儀表測點多達(dá)2050個左右，且其分布位置、安裝精度、安裝載體各不相同，其中大部分安裝在中高壓管路上，既有焊接質(zhì)量要求，又有法蘭螺栓緊固力矩要求，以保證在運行中的可靠質(zhì)量。但電廠工藝管道種類繁多，且密集布置，造成了安裝空間的局限性，安裝工作量及難度不言而喻。

　　⑸、調(diào)試工作量大

　　電廠的調(diào)試與其他行業(yè)的運行調(diào)試有很大區(qū)別，它不僅僅是工藝流程中的設(shè)備運行及工藝性能控制，還要針對電廠設(shè)備、系統(tǒng)的中高溫或中高壓特點，請電力行業(yè)的專業(yè)調(diào)試公司對各相關(guān)環(huán)節(jié)作出細(xì)致安排，以確保整個調(diào)試工作能順利、平穩(wěn)地進(jìn)行。其主要在以下幾個方面：

　　在設(shè)備、系統(tǒng)運行上，必須編制分部、分系統(tǒng)和整套調(diào)試運行方案及針對各設(shè)備運行性能、工作參數(shù)，分析其可能出現(xiàn)的問題制定應(yīng)急預(yù)防措施，從而保證每臺設(shè)備、每個系統(tǒng)都能符合整體調(diào)試運行要求，以龍巖三德余熱電廠為例，調(diào)試運行方案編制量多達(dá)30個；在工作安排上，必須合理安排各專業(yè)調(diào)試人員分工，落實各調(diào)試設(shè)備、系統(tǒng)有專職人員現(xiàn)場、集中監(jiān)控。以防止設(shè)備出現(xiàn)意外事故。如鍋爐高溫煮爐階段，要根據(jù)爐膛循環(huán)流化床床溫及壓力，合理控制好進(jìn)煤量及風(fēng)量，保證煤能在沸騰情況下完全燃燒，防止?fàn)t膛結(jié)焦，從而導(dǎo)致停爐；在調(diào)試問題處理上，必須制定出合理的問題解決程序，明確相關(guān)人員責(zé)任，從而提高各參與人員積極性，避免問題發(fā)生卻無人處理的情況，延誤調(diào)試進(jìn)程，如，現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)問題后，立即向調(diào)試總指揮匯報，調(diào)試總指揮根據(jù)問題嚴(yán)重性發(fā)放消缺通知單，合理安排消缺人員處理；在安全上，必須確保設(shè)備、系統(tǒng)調(diào)試運行前及運行中的檢查質(zhì)量，以防在運行中出現(xiàn)重大人身傷害、設(shè)備損傷事故或造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，如，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，必須進(jìn)行主蒸汽管道沖管，沖管過程中就必須要有專人負(fù)責(zé)安全警戒及臨時管道檢查，以防止無關(guān)人員或不知情人員受到噪音傷害及被蒸汽燙傷等危險。在調(diào)試記錄及資料上，必須有專人負(fù)責(zé)記錄調(diào)試設(shè)備、系統(tǒng)的相關(guān)運行數(shù)據(jù)，并按要求做好存檔資料，以便在運行中及時發(fā)現(xiàn)、處理問題，在調(diào)試運行結(jié)束后為電廠的后繼運行作好參考，如，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時，并不是一次性到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，而是先靜態(tài)調(diào)試汽機(jī)油動機(jī)行程，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，再分階段對汽機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，做好動態(tài)低速及超速試驗并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，為汽機(jī)的正常運行做好保障。

　　另外，在整體調(diào)試過程中，各專業(yè)調(diào)試人員必須嚴(yán)格按照調(diào)試方案及《電力行業(yè)規(guī)范》要求進(jìn)行調(diào)試操作，確保鍋爐、汽機(jī)及輔助設(shè)備在規(guī)定的運行參數(shù)下運行平穩(wěn)，從而為發(fā)電機(jī)順利發(fā)電做好鋪墊。