隨著我國經濟的高速發展,能源緊缺的矛盾日趨突出,多個地區鬧煤荒、電荒。但我國在能源使用上又客觀存在著一些不合理的現象,導致能源大量浪費。其中最突出的浪費是對能源沒有“量才而用”,普遍地把煤炭、石油、天然氣等高品級能源“降級使用”,只為取得100℃左右溫度較低的熱介質,用于采暖、空調、生活用熱等。
0概述
隨著我國經濟的高速發展,能源緊缺的矛盾日趨突出,多個地區鬧煤荒、電荒。但我國在能源使用上又客觀存在著一些不合理的現象,導致能源大量浪費。其中最突出的浪費是對能源沒有“量才而用”,普遍地把煤炭、石油、天然氣等高品級能源“降級使用”,只為取得100℃左右溫度較低的熱介質,用于采暖、空調、生活用熱等。同時,又有大量工業低溫余熱、廢氣丟棄不用。煤炭、石油、天然氣等高品級能源均是獲取電能、熱能的源泉,但是它們在轉換成電能、熱能的過程中,效率不高,且轉換過程中所產生的廢氣余熱、粉塵、有害氣體對環境污染很大。這樣的能源使用結果不僅造成了驚人的能源浪費,而且還污染了環境,給人們的生命健康帶來了危害。
純低溫余熱發電技術是利用中低溫的廢氣產生低品位蒸汽,來推動低參數的汽輪機組做功發電。它是當前節能和環保要求下的必然趨勢和產物。其與火電發電相比,不需要消耗一次能源,不產生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體,是控制大氣污染,保護臭氧層,減少能源消耗的有效手段和途徑,也是企業提高能源利用效率,降低成本,提高產品市場競爭力,減少CO2氣體排放和保護環境的重要措施之一,是切實貫徹我國實施可持續發展的戰略。因此,如何運用新技術和新設備提高能源利用效率成為了各行各業關注的焦點。
1水泥工業能源使用現狀
水泥工業作為能源消耗大戶,對能源緊缺有切膚之痛。2003年下半年以來,國內煤電油運全面緊張,煤荒電荒矛盾加劇,劣質煤充斥煤炭市場。水泥企業對煤炭的質量有嚴格的要求,但是現在買到的煤炭質量太差,某些省份的煤炭的平均發熱量還不及正常值的一半,技術指標也達不到要求,許多水泥企業不得不調整水泥生產物料配方,以保證水泥質量。劣質煤也導致了火力發電廠發電量不足,間接影響了水泥企業的生產。
雖然近年來我國水泥工業技術取得了長足進步,系統能耗有所降低,噸熟料電耗已降至55~60kWh。但我們應看見,水泥工業在進一步節省能源的方面還可大有作為。
2004年我國水泥總產量約9.4億t,能源總耗量為1.5億多噸標煤。水泥工業是能源消耗大的產業,水泥生產的能源主要依靠煤炭、電力,而且要產生大量的廢氣,粉塵排放量占我國工業行業粉塵排放總量的40%,CO2的排放量占我國CO2排放總量的20%。尤其是我國現已加入《京都協議》后,水泥工業所面臨的能源和環保的壓力都非常巨大。目前新型干法水泥生產線已使單位水泥熟料的熱耗大幅下降,但其窯頭熟料冷卻機和窯尾預熱器仍排放了大量350℃以下的廢氣,其熱量約占水泥熟料燒成系統總熱耗量的30%。充分利用燒成系統所產生的廢氣余熱等低品級能源,成為當今我國水泥工業的重要研究課題和推廣項目。
隨著純低溫余熱發電技術的日益成熟及其技術經濟的可行性,它已越來越受到人們的高度重視。從國務院制定并出臺的一系列開展資源綜合利用的政策和新型干法水泥生產線純低溫余熱發電項目被列為落實節能規劃的首批專項國債項目中,可以看到水泥工業純低溫余熱發電前景廣闊。
2水泥工業純低溫余熱發電技術的應用現狀
純低溫余熱發電及余熱利用在我國的冶金、化工、食品等行業早已得到推廣使用。由于水泥工業廢氣溫度相對較低且含有大量粉塵,因此在實際運用中存在一定的難點。在水泥窯余熱發電領域,日本水泥工業是應用得最廣泛、最成功的。到目前為止,日本有80%以上的水泥廠配置了純低溫余熱發電系統,平均熟料發電量約40kWh/t。
1998年初,通過引進日本川崎重工的技術,我國水泥工業第一條純低溫余熱發電系統在海螺集團寧國水泥廠4000t/d生產線建成,一次性并網發電成功。該系統采用四級預熱預分解系統、進口余熱鍋爐,進口混壓進汽式汽輪機,裝機容量6480kW,設計噸熟料發電量33.8kWh,自投入正常生產運行以來,實際平均熟料發電量約38.6kWh/t。發電系統的運轉率相對于燒成系統在90%以上。廣西柳州水泥廠3200t/d的四級預熱器預分解窯純低溫余熱發電工程于2004年7月建成投產,也是一次性并網發電成功。系統采用進口鍋爐,國產凝汽式汽輪機,余熱電站裝機容量6000kW。投產以來發電量就基本穩定在5500kW以上,實際平均熟料發電量約37.95kWh/t。
在消化、吸收引進的日本純低溫余熱發電技術基礎之上,我國水泥工業開始了國產化的道路。1999年,國產化第一條純低溫余熱發電系統在江西萬年2000t/d生產線得以建成投產,配套機組為3000kW,實際發電約2200kW,單位熟料發電量約23.76kWh/t。2003年,上海金山1350t/d生產線國產化純低溫余熱發電系統建成投產,配套機組為2500kW(指汽輪機),實際發電約1800kW,單位熟料發電量約28.8kWh/t。國產化純低溫余熱發電技術已基本具備全面推廣的條件。
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