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頭條|中材節(jié)能:創(chuàng)新技術(shù),助力節(jié)能減排
中材節(jié)能:
創(chuàng)新技術(shù),助力節(jié)能減排
建材行業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)的高耗能產(chǎn)業(yè),作為僅次于冶金、化工的第三大耗能大戶,占全國(guó)總能耗的7%左右,而水泥企業(yè)耗能達(dá)到了建材行業(yè)耗能的75%。在國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策日益趨嚴(yán)的形勢(shì)下,提高余熱回收利用成為了水泥等行業(yè)節(jié)能減排的重要手段。在全球工業(yè)制造智能化發(fā)展的今天,中材節(jié)能秉承“善用資源、服務(wù)建設(shè)”的核心理念,不斷讓“智能”“創(chuàng)新”成為余熱發(fā)電技術(shù)的新標(biāo)簽。
從先行者到領(lǐng)導(dǎo)者
上世紀(jì)80年代,高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,排放的廢氣既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。在這種形勢(shì)下,以水泥余熱發(fā)電為拳頭業(yè)務(wù)的中材節(jié)能應(yīng)運(yùn)而生。
余熱發(fā)電技術(shù)是指在水泥、鋼鐵、焦化、炭素、工業(yè)硅、燃機(jī)等工業(yè)生產(chǎn)過程中,將生產(chǎn)排出的大量廢氣余熱通過余熱鍋爐加以回收,并用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的技術(shù)。
從承擔(dān)國(guó)家“八五”科技攻關(guān)計(jì)劃開始,中材節(jié)能始終致力于研究水泥工廠余熱發(fā)電技術(shù),伴隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)從立窯、中空窯、濕法回轉(zhuǎn)窯到干法回轉(zhuǎn)窯的歷史變革,水泥余熱發(fā)電技術(shù)也經(jīng)歷了從高溫、帶補(bǔ)燃至純低溫的發(fā)展過程。
近幾年,伴隨著可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排及低碳經(jīng)濟(jì)的提出,中材節(jié)能余熱發(fā)電領(lǐng)域的版圖不斷延展,行業(yè)領(lǐng)先地位日益凸顯。經(jīng)國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部備案,中材節(jié)能成為國(guó)家級(jí)節(jié)能服務(wù)企業(yè)。作為高新技術(shù)企業(yè),中材節(jié)能擁有著國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心和國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,獲得過國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),主編和參與了數(shù)十項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的編制,具有咨詢、設(shè)計(jì)、工程總承包等多項(xiàng)資質(zhì)。
經(jīng)過20多年的創(chuàng)新發(fā)展,中材節(jié)能在余熱發(fā)電領(lǐng)域取得了多項(xiàng)具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利和專有技術(shù),其中水泥、鋼鐵、化工等領(lǐng)域的純低溫余熱發(fā)電技術(shù),已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。期間,中材節(jié)能先后承擔(dān)了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃、“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃、天津市科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金(市長(zhǎng)基金)、天津市“殺手锏”產(chǎn)品等多項(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)科技項(xiàng)目,始終引領(lǐng)水泥窯余熱發(fā)電最先進(jìn)技術(shù)。
在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),中材節(jié)能已為國(guó)內(nèi)外400余條水泥窯生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和配套了低溫余熱發(fā)電系統(tǒng),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率22.95%,獨(dú)占鰲頭;在國(guó)際市場(chǎng)上,中材節(jié)能始終積極踐行“走出去”和“一帶一路”倡議,是國(guó)內(nèi)同行業(yè)中最早進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的企業(yè)之一,是境外水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)的龍頭服務(wù)商。中材節(jié)能已經(jīng)成為全球水泥窯余熱發(fā)電領(lǐng)域當(dāng)之無愧的先行者和領(lǐng)導(dǎo)者。
創(chuàng)新技術(shù)賦能余熱發(fā)電
化被動(dòng),為主動(dòng),“融”合發(fā)展。在余熱發(fā)電科技創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步方面,中材節(jié)能始終走在最前沿。之前的余熱發(fā)電作為水泥生產(chǎn)線的附屬產(chǎn)品,屬于被動(dòng)工程。在最新一代水泥窯余熱發(fā)電的研究中,中材節(jié)能打破傳統(tǒng)觀念的束縛,化被動(dòng)為主動(dòng),首次提出余熱發(fā)電與水泥工藝融合設(shè)計(jì)新理念,將余熱鍋爐作為水泥生產(chǎn)線的一部分,是在改進(jìn)鍋爐布置形式、提升設(shè)備性能所做的大膽嘗試。
最新一代水泥窯余熱發(fā)電技術(shù),將余熱發(fā)電與熟料生產(chǎn)線工藝有機(jī)融合,取消了傳統(tǒng)水泥工藝中的空氣冷卻器,使AQC余熱鍋爐與生產(chǎn)線串聯(lián)運(yùn)行,可以充分利用廢氣余熱,并保證后續(xù)收塵等設(shè)備的安全運(yùn)行。在布置上,AQC余熱鍋爐與生產(chǎn)線共用基礎(chǔ)和平臺(tái),鍋爐采用下部進(jìn)風(fēng),直接布置在篦冷機(jī)上方與其中部相連,進(jìn)風(fēng)管道短,溫度和壓力損失小,系統(tǒng)運(yùn)行非常順暢。另外,由于鍋爐采用下進(jìn)風(fēng),煙氣中的灰受重力作用直接回落至篦冷機(jī),從而可以取消灰斗、下料器、拉鏈機(jī)等卸灰設(shè)備。
窯頭鍋爐取風(fēng)管道采取有力措施保證在非正常窯況時(shí)快速降低鍋爐入口煙溫,以保護(hù)鍋爐煙道及爐體不因高溫而受損。另外,鍋爐內(nèi)部多處設(shè)置均流板、防磨罩等,可進(jìn)一步阻擋煙氣中夾帶的大顆粒熟料粉塵進(jìn)入爐體,從而減緩受熱面的磨損并保證傳熱效果。
窯尾余熱鍋爐取風(fēng)自預(yù)熱器C1出風(fēng)口,與窯系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行。廢氣自上而下通過窯尾余熱鍋爐進(jìn)行換熱后排入高溫風(fēng)機(jī),旁通風(fēng)管布置在鍋爐外側(cè)。窯尾廢氣處理取消了噴水冷卻系統(tǒng),考慮到生料磨烘干等尾部用熱要求,窯尾SP鍋爐采用雙壓系統(tǒng),設(shè)計(jì)排煙溫度≥180℃,且具備可調(diào)節(jié)性。
提效率,保運(yùn)行,“穩(wěn)”中取勝。隨著二代水泥熟料煅燒技術(shù)的推廣,配套中置輥破的四代篦冷機(jī)和六級(jí)預(yù)熱器逐漸成為新型水泥廠的常規(guī)配置。針對(duì)水泥工藝及裝備的升級(jí),中材節(jié)能積極探索余熱發(fā)電新技術(shù)并開發(fā)與之匹配的節(jié)能新裝備,比如針對(duì)六級(jí)預(yù)熱器C1出口溫度低的情況,新一代余熱發(fā)電技術(shù)采用聯(lián)合過熱系統(tǒng),利用窯頭熱風(fēng)加熱窯尾鍋爐產(chǎn)生的低品質(zhì)蒸汽,從而實(shí)現(xiàn)余熱資源的梯級(jí)利用并有效提高電站的熱力循環(huán)效率;為了減少汽輪機(jī)啟停時(shí)的工質(zhì)損失,并保障在汽輪機(jī)故障時(shí)維持汽水循環(huán)系統(tǒng)及余熱鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn),新一代余熱發(fā)電技術(shù)引入100%汽輪機(jī)大旁路系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐并保障水泥生產(chǎn)不受影響;為了維持凝汽器真空,新一代余熱發(fā)電技術(shù)采用中材節(jié)能自主研發(fā)的全自動(dòng)液環(huán)抽真空裝置,配套高效真空泵及冷凝系統(tǒng),通過PLC控制并與DCS建立通訊,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行并達(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的。所有這些措施為提高機(jī)組整體效率并保障電站安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
節(jié)人力,增效益,“智”造升級(jí)。隨著高質(zhì)量發(fā)展要求的提出,中材節(jié)能與時(shí)俱進(jìn),積極探索余熱電站高自動(dòng)化和智能化新技術(shù),新一代余熱發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線通訊技術(shù)對(duì)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)分析與管理,通過設(shè)置大量攝像頭對(duì)整個(gè)余熱電站的全方位監(jiān)控,從而可以實(shí)時(shí)關(guān)注電站狀態(tài),及時(shí)給予運(yùn)行及維護(hù)指導(dǎo)。新一代余熱發(fā)電技術(shù)設(shè)置大量電動(dòng)或氣動(dòng)汽水閥門,并引入鍋爐爐水、凝結(jié)水及給水等在線取樣系統(tǒng)和鍋爐汽包自動(dòng)加藥裝置,從而達(dá)到減員增效的目的。通過優(yōu)化電站調(diào)節(jié)回路及DEH系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)組沖轉(zhuǎn)、升速、暖機(jī)、并網(wǎng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)、正常停機(jī)等過程的自動(dòng)控制。以上多種措施并舉有助于實(shí)現(xiàn)分系統(tǒng)一鍵啟動(dòng)及準(zhǔn)無人值守,大大提高了余熱電站的自動(dòng)化和智能化水平。
精品工程提升品牌價(jià)值
憑借最硬核的技術(shù)和最先進(jìn)的理念,中材節(jié)能打造了多個(gè)標(biāo)桿水泥余熱發(fā)電工程項(xiàng)目。
湖州槐坎余熱發(fā)電項(xiàng)目是在國(guó)家實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和執(zhí)行資源綜合利用政策下,規(guī)劃建設(shè)的一條7500t/d水泥熟料生產(chǎn)線配套純低溫余熱電站,裝機(jī)容量為13MW汽輪機(jī)配套15MW發(fā)電機(jī)。該項(xiàng)目是迄今為止中材節(jié)能打造的工期最短、自動(dòng)化程序最高、綜合指標(biāo)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的余熱發(fā)電項(xiàng)目。
湖州槐砍項(xiàng)目于2019年年底進(jìn)行的試運(yùn)行以來,主體運(yùn)行良好,在單位熟料熱耗638.82kcal/kg及熟料綜合電耗40.31kWh/t.cl的前提下,實(shí)現(xiàn)噸熟料發(fā)電量大于29kWh/t.cl,優(yōu)于考核指標(biāo),在配置六級(jí)預(yù)熱器的水泥熟料生產(chǎn)線中,達(dá)到行業(yè)最優(yōu)秀水平。該項(xiàng)目利用先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備代替了人工,大大降低人力的使用,工作效率顯著提升;設(shè)備采用國(guó)內(nèi)一流的設(shè)備,保證了工程質(zhì)量,最大限度的回收余熱,降低能耗,提升了發(fā)電量。站用電比例也維持在較低水平,完美地詮釋了中材節(jié)能“低耗能 高產(chǎn)出”的服務(wù)宗旨。
銅川堯柏余熱發(fā)電項(xiàng)目是配套西部地區(qū)首條智能化水泥萬噸示范生產(chǎn)線建設(shè)的一套純低溫余熱電站,裝機(jī)容量為15MW。作為堯柏發(fā)展史上技術(shù)最為先進(jìn)、環(huán)保水平最高、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的水泥生產(chǎn)線,中材節(jié)能承建的余熱發(fā)電系統(tǒng)作為重要組成部分之一,采用最新一代發(fā)電技術(shù),將余熱鍋爐與水泥生產(chǎn)線有機(jī)融合,在窯尾六級(jí)預(yù)熱器運(yùn)行的前提下,實(shí)現(xiàn)噸熟料發(fā)電量大于28kWh/t.cl,充分展現(xiàn)了以智能、綠色、節(jié)能為核心的全球水泥余熱發(fā)電最前沿技術(shù)。
節(jié)能減排助力綠色發(fā)展
中材節(jié)能作為中國(guó)建材集團(tuán)旗下?lián)碛泄?jié)能減排專業(yè)化技術(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)的上市公司平臺(tái),之前投產(chǎn)的余熱發(fā)電項(xiàng)目年發(fā)電量已達(dá)260億度,二氧化碳年排放量可以減少約 2000萬噸,折合節(jié)約標(biāo)煤約760萬噸。在能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)刻,中材節(jié)能余熱發(fā)電大有可為。
在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下,中材節(jié)能大力投入低碳新技術(shù)、綠色新材料及環(huán)保新裝備的開發(fā),積極探索和構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)新模式,包括清潔能源新技術(shù)研發(fā),工業(yè)儲(chǔ)熱和儲(chǔ)電的復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā),二氧化碳捕集、利用及儲(chǔ)存技術(shù)推廣,新型綠色墻體材料-硅酸鈣板生產(chǎn)工藝創(chuàng)新,高效光熱設(shè)備開發(fā)與制造等。
力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)水泥熟料燒成系統(tǒng)外購電“零”的突破是中材節(jié)能一直奮斗的目標(biāo)。對(duì)此,中材節(jié)能加大研發(fā)力度,研究低品位廢熱的回收利用,以最大限度的提高全廠余熱資源利用率,同時(shí)根據(jù)水泥熟料燒成車間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),引進(jìn)5G大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)及太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、?chǔ)能等多項(xiàng)綠色低碳新技術(shù),進(jìn)一步提升綜合電站的智能化水平并降低燒成系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)供電的依賴,從而向著水泥熟料燒成系統(tǒng)“電中和”的目標(biāo)邁進(jìn),最終達(dá)到節(jié)能減碳的目的。