面向二十一世紀(jì)的水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備2

　　上述這臺(tái)汽輪機(jī)無(wú)論其結(jié)構(gòu)方式還是參數(shù)配置國(guó)內(nèi)是沒(méi)有先例的（在中小型汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造方面，在本文發(fā)表之前，國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)一個(gè)進(jìn)汽口—即僅為主進(jìn)汽口的汽輪機(jī)，其主進(jìn)汽參數(shù)為1.2～1.6MPa-280～340℃、1.3MPa-340℃、1.6MPa-350℃、2.4MPa-400℃、3.43MPa-435℃等），該臺(tái)汽輪機(jī)整機(jī)內(nèi)效率為77.5%，連同發(fā)電機(jī)在內(nèi)的總效率為75.5%。該工程日方所贈(zèng)送的全套設(shè)備造價(jià)約合15億日元，寧國(guó)水泥廠(chǎng)配套資金約2800萬(wàn)元人民幣。
● 為了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化裝備的純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院在充分消化吸收日本人贈(zèng)送給安徽寧國(guó)水泥廠(chǎng)純中低溫余熱發(fā)電全套設(shè)備中的混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)后，由于中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院承擔(dān)的“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題《雙流低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)及螺桿膨脹機(jī)的研究開(kāi)發(fā)》工作遇到了困難。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院1997年承擔(dān)了國(guó)家建材局部門(mén)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——也為中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院“八五”國(guó)家重大科技攻關(guān)課題的延續(xù)項(xiàng)目——《水泥廠(chǎng)中低溫余熱發(fā)電專(zhuān)用設(shè)備——混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)的研究開(kāi)發(fā)》項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)近兩年的研究、實(shí)驗(yàn)，首臺(tái)樣機(jī)——4500kW補(bǔ)汽式汽輪應(yīng)用于杭州錢(qián)潮建材股份有限公司1000t/d帶五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯4500kW以流化床鍋爐為補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱電站（該電站之所以仍采用補(bǔ)燃發(fā)電，主要考慮：一旦混壓進(jìn)汽即補(bǔ)汽不成功，將補(bǔ)汽系統(tǒng)自發(fā)電熱力系統(tǒng)中切除后，電站仍能正常運(yùn)行發(fā)電，除電站經(jīng)濟(jì)效益略差外，不至于使電站不能生產(chǎn)運(yùn)行而給水泥廠(chǎng)造成更大的損失），該電站（包括混壓進(jìn)汽系統(tǒng)）于2000年7月1日并網(wǎng)發(fā)電成功至9月6日全套電站通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行考核，其汽輪機(jī)原理及參數(shù)見(jiàn)圖二。
　　這臺(tái)汽輪機(jī)的整機(jī)內(nèi)效率達(dá)到了73.4%，連同發(fā)電機(jī)在內(nèi)的總效率達(dá)到了70.5%，其結(jié)構(gòu)方式及參數(shù)配置達(dá)到了國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家二十世紀(jì)九十年代中期水平并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)機(jī)械制造行業(yè)的空白，同時(shí)該臺(tái)設(shè)備造價(jià)（含發(fā)電機(jī)）僅為242萬(wàn)元人民幣，相當(dāng)于日本人同規(guī)模機(jī)組造價(jià)的25%。這臺(tái)機(jī)組的研制成功，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)水泥工業(yè)純中低溫余熱電站全套裝備的國(guó)產(chǎn)化、為在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)推廣應(yīng)用純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的裝備設(shè)備、制造技術(shù)基礎(chǔ)。（即將該臺(tái)機(jī)組的補(bǔ)汽技術(shù)應(yīng)用到國(guó)產(chǎn)進(jìn)汽參數(shù)為1.2～1.6MPa-280～340℃的一個(gè)進(jìn)汽口標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)后，可生產(chǎn)出適于水泥窯純中低溫余熱發(fā)電所需的特種汽輪機(jī)—低參數(shù)混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)，與帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術(shù)結(jié)合后取消補(bǔ)燃鍋爐，形成完整的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備并可保證安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效地投入生產(chǎn)運(yùn)行）將在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)二十一世紀(jì)中低溫余熱電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝備技術(shù)設(shè)計(jì)及制造、國(guó)產(chǎn)化純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用引進(jìn)革命性變化，與新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)、帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用有同等重要的意義。
　　經(jīng)過(guò)天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院及國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)企業(yè)、余熱發(fā)電各類(lèi)裝備制造企業(yè)的十余年的共同努力，我國(guó)水泥工業(yè)能夠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效地采用如下三種類(lèi)型的余熱發(fā)電技術(shù)及裝備：（1）利用水泥窯150℃～900℃的高、中、低溫廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電能力可以達(dá)到——在每公斤水泥熟料熱耗為6562KJ的條件下，每噸水泥熟料發(fā)電能力大于195kW；（2）利用流化床補(bǔ)燃鍋爐技術(shù)，將水泥窯150℃～450℃的中、低溫廢氣余熱全部回收并用以發(fā)電，根據(jù)廢氣余熱溫度的不同，余熱發(fā)電能力可以達(dá)到每噸水泥熟料32～48kW；（3）利用純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)，將水泥窯150℃～450℃的廢氣余熱全部轉(zhuǎn)換為熱能，根據(jù)廢氣余熱溫度的不同，在熟料熱耗不變的條件下，每噸水泥熟料余熱發(fā)電能力為32～48kW。
　　對(duì)于中國(guó)建筑科學(xué)研究院：
　　根據(jù)其所承擔(dān)的課題任務(wù)，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院匯同天津大學(xué)等有關(guān)單位對(duì)雙流低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)及螺桿式膨脹機(jī)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，先后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究開(kāi)發(fā)成功了5kW及150kW的兩相流螺桿式膨脹機(jī)并開(kāi)發(fā)制造出了600kW樣機(jī)，其整機(jī)內(nèi)效率達(dá)到了60%。由于國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、材料技術(shù)水平的限制，螺桿膨脹機(jī)的大型化問(wèn)題目前遇到了暫時(shí)難以克服的困難。由于單臺(tái)機(jī)組發(fā)電能力的限制，使其難以在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用，因此目前這項(xiàng)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作處于停頓狀態(tài)。
　　對(duì)于南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院：
　　“八五”期間，南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院沒(méi)有承擔(dān)國(guó)家的余熱發(fā)電技術(shù)攻關(guān)任務(wù)，但其在水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究、開(kāi)發(fā)方面同樣做了積極的、有意義的探索，為江西萬(wàn)年水泥廠(chǎng)2000t/d帶有四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯利用窯尾約180000Nm3/h—410℃及窯頭熟料冷卻機(jī)約140000 Nm3/h——250℃的廢氣余熱設(shè)計(jì)投產(chǎn)了一套3000kW（汽輪機(jī)為：一個(gè)進(jìn)汽口的國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)，其進(jìn)汽參數(shù)為1.2MPa-280℃）純中低溫余熱電站。盡管由于當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)的限制及其它設(shè)備、熱力系統(tǒng)配置技術(shù)的限制，使該條水泥窯具備的3600kW余熱發(fā)電能力僅能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的2000～2400kW，但確為純中低溫余熱電站國(guó)產(chǎn)化裝備在水泥企業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行提供了可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，也為實(shí)現(xiàn)純中低溫余熱電站系統(tǒng)配置技術(shù)及裝備設(shè)計(jì)、制造國(guó)產(chǎn)化貢獻(xiàn)了力量。
　　綜上所述，經(jīng)過(guò)十余年的艱苦努力，我國(guó)水泥工業(yè)無(wú)論是高溫，還是中溫、低溫廢氣余熱可全部回收轉(zhuǎn)換為電能并實(shí)現(xiàn)了余熱發(fā)電工藝及裝備的國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)，為二十一世紀(jì)我國(guó)水泥工業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備在水泥、鋼鐵、冶金、化工等行業(yè)的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的設(shè)計(jì)技術(shù)、裝備設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、生產(chǎn)運(yùn)行管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)，為我二十一世紀(jì)節(jié)能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。