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2021

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头条|中材节能:创新技术,助力节能减排

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中材节能:

创新技术,助力节能减排

建材行业是我国传统的高耗能产业,作为仅次于冶金、化工的第三大耗能大户,占全国总能耗的7%左右,而水泥企业耗能达到了建材行业耗能的75%。在国家节能环保政策日益趋严的形势下,提高余热回收利用成为了水泥等行业节能减排的重要手段。在全球工业制造智能化发展的今天,中材节能秉承“善用资源、服务建设”的核心理念,不断让“智能”“创新”成为余热发电技术的新标签。

从先行者到领导者

上世纪80年代,高耗能、高排放产业发展迅速,排放的废气既污染环境又浪费资源。在这种形势下,以水泥余热发电为拳头业务的中材节能应运而生。

余热发电技术是指在水泥、钢铁、焦化、炭素、工业硅、燃机等工业生产过程中,将生产排出的大量废气余热通过余热锅炉加以回收,并用余热锅炉产生的蒸汽驱动汽轮机做功带动发电机发电的技术。

从承担国家“八五”科技攻关计划开始,中材节能始终致力于研究水泥工厂余热发电技术,伴随着水泥生产技术从立窑、中空窑、湿法回转窑到干法回转窑的历史变革,水泥余热发电技术也经历了从高温、带补燃至纯低温的发展过程。

近几年,伴随着可持续发展、循环经济、节能减排及低碳经济的提出,中材节能余热发电领域的版图不断延展,行业领先地位日益凸显。经国家发改委、财政部备案,中材节能成为国家级节能服务企业。作为高新技术企业,中材节能拥有着国家级企业技术中心和国家工程实验室,获得过国家科技进步二等奖,主编和参与了数十项标准的编制,具有咨询、设计、工程总承包等多项资质。

经过20多年的创新发展,中材节能在余热发电领域取得了多项具有完整自主知识产权的专利和专有技术,其中水泥、钢铁、化工等领域的纯低温余热发电技术,已达到国际先进水平。期间,中材节能先后承担了“十一五”国家科技支撑计划、“十二五”国家科技支撑计划、天津市科技创新专项资金(市长基金)、天津市“杀手锏”产品等多项国家及省部级科技项目,始终引领水泥窑余热发电最先进技术。

在国内市场,中材节能已为国内外400余条水泥窑生产线设计和配套了低温余热发电系统,国内市场占有率22.95%,独占鳌头;在国际市场上,中材节能始终积极践行“走出去”和“一带一路”倡议,是国内同行业中最早进入国际市场的企业之一,是境外水泥余热发电市场的龙头服务商。中材节能已经成为全球水泥窑余热发电领域当之无愧的先行者和领导者。

创新技术赋能余热发电

化被动,为主动,“融”合发展。在余热发电科技创新、技术进步方面,中材节能始终走在最前沿。之前的余热发电作为水泥生产线的附属产品,属于被动工程。在最新一代水泥窑余热发电的研究中,中材节能打破传统观念的束缚,化被动为主动,首次提出余热发电与水泥工艺融合设计新理念,将余热锅炉作为水泥生产线的一部分,是在改进锅炉布置形式、提升设备性能所做的大胆尝试。

最新一代水泥窑余热发电技术,将余热发电与熟料生产线工艺有机融合,取消了传统水泥工艺中的空气冷却器,使AQC余热锅炉与生产线串联运行,可以充分利用废气余热,并保证后续收尘等设备的安全运行。在布置上,AQC余热锅炉与生产线共用基础和平台,锅炉采用下部进风,直接布置在篦冷机上方与其中部相连,进风管道短,温度和压力损失小,系统运行非常顺畅。另外,由于锅炉采用下进风,烟气中的灰受重力作用直接回落至篦冷机,从而可以取消灰斗、下料器、拉链机等卸灰设备。

窑头锅炉取风管道采取有力措施保证在非正常窑况时快速降低锅炉入口烟温,以保护锅炉烟道及炉体不因高温而受损。另外,锅炉内部多处设置均流板、防磨罩等,可进一步阻挡烟气中夹带的大颗粒熟料粉尘进入炉体,从而减缓受热面的磨损并保证传热效果。

窑尾余热锅炉取风自预热器C1出风口,与窑系统串联运行。废气自上而下通过窑尾余热锅炉进行换热后排入高温风机,旁通风管布置在锅炉外侧。窑尾废气处理取消了喷水冷却系统,考虑到生料磨烘干等尾部用热要求,窑尾SP锅炉采用双压系统,设计排烟温度≥180℃,且具备可调节性。

提效率,保运行,“稳”中取胜。随着二代水泥熟料煅烧技术的推广,配套中置辊破的四代篦冷机和六级预热器逐渐成为新型水泥厂的常规配置。针对水泥工艺及装备的升级,中材节能积极探索余热发电新技术并开发与之匹配的节能新装备,比如针对六级预热器C1出口温度低的情况,新一代余热发电技术采用联合过热系统,利用窑头热风加热窑尾锅炉产生的低品质蒸汽,从而实现余热资源的梯级利用并有效提高电站的热力循环效率;为了减少汽轮机启停时的工质损失,并保障在汽轮机故障时维持汽水循环系统及余热锅炉正常运转,新一代余热发电技术引入100%汽轮机大旁路系统,从而实现停机不停炉并保障水泥生产不受影响;为了维持凝汽器真空,新一代余热发电技术采用中材节能自主研发的全自动液环抽真空装置,配套高效真空泵及冷凝系统,通过PLC控制并与DCS建立通讯,从而实现自动运行并达到节能、节水的目的。所有这些措施为提高机组整体效率并保障电站安全稳定运行奠定了坚实的基础。

节人力,增效益,“智”造升级。随着高质量发展要求的提出,中材节能与时俱进,积极探索余热电站高自动化和智能化新技术,新一代余热发电系统采用先进的无线通讯技术对电站运行数据进行采集,实现远程大数据分析与管理,通过设置大量摄像头对整个余热电站的全方位监控,从而可以实时关注电站状态,及时给予运行及维护指导。新一代余热发电技术设置大量电动或气动汽水阀门,并引入锅炉炉水、凝结水及给水等在线取样系统和锅炉汽包自动加药装置,从而达到减员增效的目的。通过优化电站调节回路及DEH系统,实现机组冲转、升速、暖机、并网、负荷调节、正常停机等过程的自动控制。以上多种措施并举有助于实现分系统一键启动及准无人值守,大大提高了余热电站的自动化和智能化水平。

精品工程提升品牌价值

凭借最硬核的技术和最先进的理念,中材节能打造了多个标杆水泥余热发电工程项目。

湖州槐坎余热发电项目是在国家实施可持续发展战略和执行资源综合利用政策下,规划建设的一条7500t/d水泥熟料生产线配套纯低温余热电站,装机容量为13MW汽轮机配套15MW发电机。该项目是迄今为止中材节能打造的工期最短、自动化程序最高、综合指标业内领先的余热发电项目。

湖州槐砍项目于2019年年底进行的试运行以来,主体运行良好,在单位熟料热耗638.82kcal/kg及熟料综合电耗40.31kWh/t.cl的前提下,实现吨熟料发电量大于29kWh/t.cl,优于考核指标,在配置六级预热器的水泥熟料生产线中,达到行业最优秀水平。该项目利用先进的自动化设备代替了人工,大大降低人力的使用,工作效率显著提升;设备采用国内一流的设备,保证了工程质量,最大限度的回收余热,降低能耗,提升了发电量。站用电比例也维持在较低水平,完美地诠释了中材节能“低耗能 高产出”的服务宗旨。

铜川尧柏余热发电项目是配套西部地区首条智能化水泥万吨示范生产线建设的一套纯低温余热电站,装机容量为15MW。作为尧柏发展史上技术最为先进、环保水平最高、建设标准最高的水泥生产线,中材节能承建的余热发电系统作为重要组成部分之一,采用最新一代发电技术,将余热锅炉与水泥生产线有机融合,在窑尾六级预热器运行的前提下,实现吨熟料发电量大于28kWh/t.cl,充分展现了以智能、绿色、节能为核心的全球水泥余热发电最前沿技术。

节能减排助力绿色发展

中材节能作为中国建材集团旗下拥有节能减排专业化技术服务业务的上市公司平台,之前投产的余热发电项目年发电量已达260亿度,二氧化碳年排放量可以减少约 2000万吨,折合节约标煤约760万吨。在能源转型的关键时刻,中材节能余热发电大有可为。

在“双碳”目标的驱动下,中材节能大力投入低碳新技术、绿色新材料及环保新装备的开发,积极探索和构建源网荷储一体化和多能互补新模式,包括清洁能源新技术研发,工业储热和储电的复合储能技术开发,二氧化碳捕集、利用及储存技术推广,新型绿色墙体材料-硅酸钙板生产工艺创新,高效光热设备开发与制造等。

力争实现水泥熟料烧成系统外购电“零”的突破是中材节能一直奋斗的目标。对此,中材节能加大研发力度,研究低品位废热的回收利用,以最大限度的提高全厂余热资源利用率,同时根据水泥熟料烧成车间的结构特点,引进5G大数据应用技术及太阳能、风能、地热能、储能等多项绿色低碳新技术,进一步提升综合电站的智能化水平并降低烧成系统对电网供电的依赖,从而向着水泥熟料烧成系统“电中和”的目标迈进,最终达到节能减碳的目的。
 

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