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节能环保270 2015年12期低温余热发电技术的特点、应用和发展趋势探讨李金龙中材节能股份有限公司,天津 300400摘要：随着我国社会经济的高速发展，能源紧缺的矛盾日益突出。
但我国在能源使用上又客观存在着一些不合理的现象，导致能源的大量浪费。
能源的利用效率偏低，与此同时，又存在着大量工业低温余热、废气丢弃不用的普遍现象。
为了开发国家新能源，解决能源紧张的问题,国家应有效回收利用原本排放到大气中的工业废气低温余热。
而低温余热发电系统结构简单、设备稳定，利用压差做功回收动力，可以有效提高能源利用率。
本文则阐述了低温余热发电技术的概念、特点、应用以及发展趋势，以供参考关键词：低温余热发电技术；特点；发展趋势中图分类号：TM617 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)12-0270-021 引言能源是国家经济发展的基础，它与国家发展以及人们的生活水平息息相关。
然而，伴随着国家经济的高速发展，能源消耗不断增多，能源储备越来越少，能源需求不断增加。
这就要求我们提高能源的利用效率。
而在我国经济发展中，低温余热的数量巨大，在水泥、钢铁、玻璃、化工等行业生产中，这些余热资源数量大，品味低，有些不能再利用的废旧烟气被大量的排放，造成环境污染的同时，也造成了能源及资源的极大浪费。
低温余热发电系统的建设，可以综合利用企业生产排放的废热、废气资源，回收烟气的热量变废为宝，提高我国能源利用效率。
2 低温余热发电技术概述2.1 低温余热发电技术概念目前我国的工业生产企业，对150℃以上的中、高温余热利用技术已非常成熟，可用于发电或直接再利用。
而对150℃以下的中温余热/废热（水、气、汽）以及90℃以下的低温余热/废热，基本采用冷却后直接排放到大气中的方法。
温度在90℃以下的低温余热普遍存在于建材、冶金、化工和轻工等工业过程中以及人们的普遍生活中，对其实现高效回收利用具有重要意义。
把低温余热所具有的热能转换为电能，是提高能源利用效率和降低环境污染的有效途径。
纯低温水泥余热发电技术介绍宁国水泥厂余热发电处前言新型干法水泥生产技术在我国经历了一个逐步完善提升的发展过程。
近年来，新型干法水泥生产技术在应用中不断提升，尤其是海螺集团，在工艺系统优化、自动控制、投资成本、生产规模、劳动生产率和环境保护等生产技术和装备方面，已赶上甚至领先国际先进水平，只是在可燃废料替代率和生产用电自供率方面，与发达国家相比，还存在一定的差距。
近两年来，我国经济发展水平持续高扬，电力需求增长迅猛，电能供应紧张，国家对工业企业节能提出了更高的要求，尤其是对高耗能产业，要求最大限度地回收利用余热，降低能耗，节约能源，实现经济可持续发展战略。
因此，随着水泥市场竞争的日益激烈与残酷，充分利用窑系统排放废气进行余热发电，提高工厂生产用电自供率，降低水泥生产成本，提高产品的性价比，从而占领和扩大水泥市场份额，保持企业可持续发展，是大型水泥企业当前及今后可供选择的技术之一。
一、水泥窑余热发电技术的发展历程简介：水泥窑余热发电技术的发展大致经历了中空水泥窑余热发电技术、带补燃炉的预分解窑余热发电技术和当前的纯低温水泥窑余热发电技术三个阶段，每个阶段的发展都与同时期的水泥发展技术、企业需求、国家产业政策、环境要求等因素息息相关，密不可分。
1、中空水泥窑余热发电技术中空水泥窑余热发电技术已有80多年的历史，我国水泥窑余热发电技术起源于二十世纪三十年代东北及华北地区建设的若干条中空窑配套的高温余热发电系统，很长一段时间内随着小水泥在全国范围的“遍地开花”，中空水泥窑余热发电技术也随之“扎根落户”，得到了较快的发展。
其水泥窑废气温度为800℃～900℃、熟料热耗为6700KJ～8400KJ/kg，所配套的高温余热发电系统的发电能力为每吨熟料100kW～130kW。
二十世纪八十年代后期，由于新型干法水泥技术的迅猛发展，中空窑等落后生产工艺的高能耗、低产量等劣势凸显，已逐步被淘汰，其中空水泥窑余热发电技术同样也少有发展的空间与意义。
水泥窑余热发电能力计算方法一、目前在开发、应用水泥窑纯低温余热发电技术及装备过程当中有许多新的情况产生，例如：从装机容量上，同样是5000t/d级的水泥窑，水泥生产条件、废气参数条件也类似,但装机容量确有6.0MW、7.5MW、9.0MW等多种；从蒸汽参数上，有0.69～1.27MPa—280～340℃、1.57～2.47MPa-325～400℃等多种；从实际发电能力上，有的宣称2500t/d窑装机已达6000KW或发电功率已超过4000KW, 有的宣称5500t/d 窑发电已达9300KW等；从宣传上，一些设计、承建单位为说明自己有先进的水泥窑纯低温余热发电技术从而有很高的发电量，采用不报熟料热耗、利用三次风或其它水泥生产用的高温气体来发电、在发电机功率表上做手脚、低报熟料实际产量等不正当手段进行宣传。
由于上述新情况的产生，同时也由于为了规范水泥窑纯低温余热发电技术及装备的研究、开发、工程设计、工程建设工作，目前制定科学的水泥窑纯低温余热发电技术评价方法是十分必要的。
二、目前水泥行业已经推广应用的几种纯低温余热发电技术目前水泥行业已经推广应用的几种纯低温余热发电技术，以蒸汽参数来分，基本上有两类：一类为0.69～1.27MPa—280～340℃的低压低温系统，一类为1.57～2.47MPa-325～400℃的次中压中温系统。
对于0.69～1.27MPa—280～340℃的低压低温系统，其热力系统构成有如下三种模式：技术要点：利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置一台窑尾预热器余热锅炉（简称SP锅炉）、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的400℃以下废气设置一台熟料冷却机废气余热锅炉（简称AQC炉）、两台锅炉设置一台蒸汽轮机、发电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa—280～340℃。
上述三种技术没有本质的区别，共同的特点：都是利用在水泥窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400℃以下废气及窑尾预热器排出的300～350℃的废气余热；最重要的特点是采用0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温主蒸汽。
山西晋兴奥隆建材有限责任公司水泥生产线9MW工纯低温余热发电程施工组织设计江西省安装工程有限公司二O一四年九月十日目录第一章综合说明 (1)第二章施工场地布置与管理 (2)第三章施工检验规范、技术要求 (5)第四章项目管理组织机构和职责 (7)第五章劳动力计划表 (10)第六章投入本工程主要施工机械设备表 (11)第七章施工进度计划及保证措施 (14)第一节施工进度计划 (14)第二节确保工期的技术措施 (16)第八章质量保证体系及质量控制计划 (18)第一节总则 (18)第二节现场质量控制体系 (18)第三节质量控制程序 (21)四、质量保证措施 (25)第九章安全管理目标 (35)第一节总则 (35)第二节施工安全管理目标 (36)第十章现场文明施工管理 (37)第一节文明施工管理标准 (37)第二节文明施工管理措施 (38)第十一章环境保护管理 (38)第十二章施工组织及主要施工方法和技术措施 (39)第一节锅炉本体安装工艺 (39)第二节汽轮发电机组本体安装工艺 (57)第三节电气施工工艺 (79)第四节热控仪表施工工艺 (120)第十三章性能测试方案 (135)第十四章特殊项目施工方案 (143)第一节锅炉主要设备吊装方案 (143)第二节焊接、热处理专业施工方案 (145)第十五章工程施工中影响的应对措施 (149)第一节与土建工程施工交叉影响的应对措施 (149)第二节与钢结构厂房工程施工的交叉影响的应对措施 (149)第三节不同施工单位之间交叉施工的影响的应对措施 (150)第十六章工程交付及工程包保方案 (150)第一章综合说明1.概述1.1工程名称：山西晋兴奥隆建材有限责任公司水泥生产线9MW纯低温余热发电工程1.2建设单位：山西晋兴奥隆建材有限责任公司1.3设计单位：洛阳矿石机械工程设计研究院有限责任公司1.4建设地点：山西省忻州市岢岚县岚漪镇下石沟村，山西晋兴奥隆建材有限责任公司厂区余热发电建设工地1.5生产规模：山西晋兴奥隆建材有限责任公司4500t/d熟料生产线配套的9W余热发电工程。
4.5MW纯低温余热发电系统的工艺设计和调试水泥生产是高能耗产业，能源费用支出在其生产成本中占有很大比重，目前采用的新型干法水泥生产技术的热利用率接近60％，水泥生产的同时，还会有大量300℃～400℃含尘烟气直接排放大气，这是对能源的一种浪费，余热发电项目的实施可有效的提高能源利用效率，节约资源。
成都建筑材料工业设计研究院以总承包经营模式在昆钢嘉华保山3 000t／d熟料生产线上配置了4．5MW纯低温余热发电系统，该系统投入运行后对环境不会产生附加污染，而且可以部分缓解水泥生产高电耗这一突出问题，为企业和社会创造显著的经济效益，为我们赖以生存的环境起到一定保护作用，属于节能降耗工程。
该余热电站于2008年4月13日已顺利通过72h达标考核，各项指标均达到设计值。
本文就该工程的设计特点和调试过程中遇到的问题作一介绍。
1 工艺设计1．1工艺流程余热发电系统在设计时，始终以不增加水泥生产系统热耗为前提，以“安全可靠，节能降耗”为原则，尽最大限度利用废气余热发电。
针对本工程的水泥生产系统低能耗(吨熟料能耗≤3 178kJ／kg)、高海拔(1 600m)等特点，从技术方案的比较、热力系统的确定、主机设备的选型、系统投资及维护等方面综合考虑，最终确定本工程采用热效率高、系统简单的单压系统。
该系统工艺流程见图1。
图1 余热电站工艺流程图1．2余热电站主机设备余热电站主机设备见表l。
表1 余热电站主机设备序号主机名称性能参数外化学补充水中也有少量空气溶解，溶于水中的氧，不仅对钢铁构成的热力没备和管道会产生强烈的腐蚀，而且所有不凝结气体在换热设备中均会使热阻增加传热效果恶化，因此，锅炉给水氧含量应严格控制。
真空除氧是控制水温度在25℃～40℃之间，压力在稍低于大气压的情况下，根据道尔顿气体分压原理，使溶于水中的氧及不凝气体从水中解析出来而达到气体分离。
由于系统采用真空除氧，降低了锅炉给水温度，从而降低了锅炉的排汽温度，提高了锅炉效率；除氧过程中不消耗蒸汽，工作温度低，适应性好，低位布置等优点，在本工程中取得了较好的效果。
余热发电运行报告余热发电运行报告华新红塔水泥（景洪）有限公司201*t/d熟料水泥生产线纯低温余热发电工程（4.5MW）机组运行报告一、项目概述华新红塔水泥（景洪）有限公司201*t/d水泥熟料生产线纯低温余热发电工程配置一台AQC余热锅炉蒸发量10t，一台SP余热锅炉蒸发量11t，总蒸发量21t。
和一套4500KW低温低压汽轮发电机组，设计吨熟料发电量34kw/h。
余热锅炉、主厂房及其辅助设施均布置在华新红塔水泥（景洪）有限公司201*t/d熟料新型干法水泥生产线附近空余场地。
本工程汽轮机选用青岛捷能汽轮机集团南京有限公司生产的4500KW纯凝汽轮机,锅炉选用杭州锅炉集团股份有限公司生产的余热锅炉,发电机选用四川东风电机厂有限公司生产的4500KW汽轮发电机。
二、经济效益余热发电项目的建成，可利用的水泥生产线窑头熟料冷却机废气余热为110,000Nm3/h，窑尾预热器废气余热为180,000Nm3/h，年发电量可达3312×104kWh，年可实现产值1391万余元，实现利税1451万元；按供电煤耗360g计算，年节约标准煤：11,327t，按年供电量3146.4×104kW h计算，年减少二氧化碳排放量24,622t-c/a，极大地实现国家水泥生产节能目标。
同时还有减少电网向工厂供电线路损耗；减少工厂总降压变电站变压设备损耗；调整并提高工厂现有用电设备功率因数；稳定并提高工厂现有用电设备电压；降低水泥生产能耗，削减周围环境的热污染。
三、机组试车及运行情况项目由南京戈德设计总包，江苏华能建设工程集团有限公司施工安装。
201*年3月主体设备安装完毕，进行单体测试、试验、及所有保护的联动试验，机组的调试和试车，201*年4月实现两台锅炉通汽煮炉，随后顺利完成了蒸汽吹管，汽轮机冲动和升速，汽轮发电机保护动作实验等一系列工作，5月9日发电机组并网发电一次成功，经72小时运行考核，各项指标达到或超过设计要求，最高发电量达到5000kw，之后转入试运行生产阶段。
天津振兴水泥有限公司纯低温余热电站技改工程（2×4.5MW）项目申请报告(第二版)天津水泥工业设计研究院有限公司二○○七年四月天津振兴水泥有限公司纯低温余热电站技改工程（2×4.5MW）项目申请报告(第二版)天津水泥工业设计研究院有限公司二○○七年四月总 经 理 于兴敏副总经理 徐培涛 设计经理 张福滨项目申请报告编、审人员编 写：孙振川、王 林、高连海、李 勇、高 迎、丁 奕审 核：董兰起、祝 强、博 澄、鲍燕春、孙 建肖军贵、刘运水审 定：董兰起、祝 强、博 澄、鲍燕春、孙 建肖军贵、刘运水目录1．项目申请企业的概况 (1)2．项目建设情况 (5)3．项目建设用地及相关规划情况 (29)4．资源综合利用和耗用的分析 (36)5. 职业安全与卫生 (37)6．环境影响评价 (39)7．组织机构及劳动定员 (43)8．项目经济与社会效益分析‥ (44)9．附图10．附件附件一：用水意向书1 项目申请企业的概况天津振兴水泥有限公司成立于1996年，是由中国建设银行股份有限公司﹑天津市建筑材料集团（控股）有限公司、天津经济建设投资集团总公司、天津市建设投资公司、中国信达资产管理公司等五家股东投资的国有股份制企业，注册资金55811万元，公司总资产11亿元。
公司坐落在北辰经济开发区，紧邻京津公路和京津塘高速公路，交通便利，环境优美，公司现有二条日产2000吨新型干法水泥熟料生产线，具有产品质量好、能源消耗低、环境保护好、自动化程度高的特点。
年产高标号低碱水泥170万吨，是目前天津市最大的水泥生产企业。
公司生产的“正通牌”水泥被授予“天津名牌产品”，产品质量稳定，具有强度高、富裕标号充足、碱含量低等优点，几年来都保持尽产尽销,目前已广泛应用到引滦水质保护工程、地铁一号线、京津城际快速铁路、京沪高速公路、北京国际机场、天津滨海国际机场等京津地区的桥梁道路、重点工程中。
公司员工文化水平较高，素质精干、业务熟练，是一支敢打硬仗、善打硬仗有坚强战斗力的队伍。
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用水泥生产过程中，会产生大量的热能，其中包括高温热能和低温热能。
高温热能可以用于熟料烧成和余热发电等领域，而低温热能则一般会直接
排放到大气中，造成了能源的浪费和环境的污染。
针对水泥厂低温热能的利用问题，近年来出现了一种新的技术——低
温纯余热发电技术。
该技术利用温差生成电能，可以将水泥厂低温废热转
化为电能，从而实现能源的再利用。
该技术的原理是利用温差发电模块，将低温废热转化为电能。
一般来说，该技术需要在50℃以下的低温环境下才能工作。
通过将低温废热与
环境温度形成温差，可以驱动热电材料中的电子流动，产生电压和电流。
该技术在水泥厂中的应用，可以解决低温废热无法利用的问题，提高
能源利用效率。
同时，还可以减少水泥生产对环境的影响，促进可持续发展。
需要注意的是，低温纯余热发电技术在应用中要考虑到设备的成本和
维护成本，以及与水泥生产过程的配合问题。
只有在成本和效益相协调的
情况下，才能更好地推广和普及该技术。
