纯低温水泥窑余热锅炉研发介绍

     杭州锅炉集团有限公司的前身是杭州锅炉厂，创建于1955年，是我国大型锅炉制造企业之一。早在上个世纪七十年代中期，就被原机械工业部定点作为我国余热锅炉的研究开发和制造基地，并于1977年批准成立杭州余热锅炉研究所，成为余热锅炉的归口研究所。

 

     公司占地面积27万平方米，其中建筑面积14万平方米，注册资本12000万元，现有员工1300余名，其中专业技术人员400余名。

 

     公司是国家重点高新企业、国家CAD应用工程示范企业、国家水煤浆锅炉研究设计制造基地和浙江省环保产业基地。

 

     公司持有美国ASME S&U钢印授权证书，国内最高等级的A级锅炉制造许可证和三类压力容器设计、制造许可证，1996年通过德国TüV公司ISO9001质量体系认证。另外，公司还装备了一批具有国内外先进水平的制造设备和检测设备，加上完善的质量保证体系，有效地保证了公司的产品质量。

 

     公司长期致力于高新技术的应用和新产品的开发，自八十年代以来，采取“以自主开发为主，技术引进、合作生产为辅”的方式，开发了一大批在国内领先的新产品。在自主开发的基础上，公司先后与美国、日本、法国、荷兰、芬兰、丹麦等国的多家著名公司和中国科学院、清华大学、浙江大学、西安交通大学等国内著名院校广泛合作，研制、开发新产品，加快引进技术的消化吸收工作，使企业的技术水平与世界先进技术水平的差距逐渐缩小，并在国内日趋处于领先地位。

 

     公司从上个世纪70年代就开始致力于中低温余热资源回收利用技术的研究和新产品的开发，七十年代后期，公司成功研制了中低温余热锅炉的高效换热元件及其关键非标绕制设备；八十年代初建成大型传热风洞试验台，进行了国产螺旋鳍片管的热力和阻力特性研究，获得了可普遍应用的热力和阻力计算准则方程式及其它研究结果，并通过了专家鉴定，为中低温余热锅炉产品开发创造了条件。

 

     公司中低温余热锅炉系列产品，以燃气轮机余热锅炉和水泥窑余热锅炉为典型代表。下面重点介绍公司水泥窑余热锅炉技术研究和产品开发情况。

 

     水泥工业是能源和原材料密集性产业，水泥生产几乎完全依靠煤炭、电力及矿产资源，并产生大量的废气，其中CO₂的排放量占到了我国CO₂总排放量的20%，其能源和环保的压力是非常大的。2003年我国水泥总产量8.63亿吨，能源总耗量为1. 45亿吨标煤。

 

     新型干法水泥生产线已使单位水泥熟料的热耗大幅下降，但其窑头熟料冷却机和窑尾预热器仍排放了大量350℃以下的中低温废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%以上。回收其中的低温余热从而进一步降低水泥生产能耗是我国新型干法水泥生产企业目前迫切需要的节能、提效、环保的新技术。

国内针对新型干法窑的余热利用技术早期主要采用补燃电站，目前已基本上都采用纯低温余热电站方式。纯低温余热利用由于其卓越的环保效果，已被越来越多的各界人士所重视，同时由于其适宜的造价、极低的运行费用、超长的运转率，受到了越来越多的业内人士的赞同，水泥窑纯余热发电已经被国家有关部委、各地政府列为水泥企业余热利用的首选！

 

      八十年代中期，我国政府邀请三菱重工对杭锅进行余热锅炉技术诊断，借此机会，工程技术人员参观了日本各行业余热发电工程，与日方技术人员进行了学术交流，了解了水泥窑AQC余热锅炉的工作原理，并首次接触了振打清灰技术。九十年代初，公司与西方发达国家多家著名锅炉工程公司在各行业余热资源回收利用技术进行了密切的合作，制造了一大批具有国际先进水平的产品，如大型硫酸余热炉、有色冶金闪烁炉等，对振打技术有了深刻的理解，特别是我们成功的解决抗疲劳破坏的核心问题：材料选用和抗疲劳工艺。

 

     公司长期以来一直致力于燃气轮机联合循环余热锅炉的研究，除自行开发了国内最高等级的9E级燃气轮机余热锅炉，还引进了代表当代国际先进水平的9F级燃气轮机余热锅炉全套技术，包括所有计算程序，为了扩大生产能力，从日本引进了两条先进的螺旋鳍片管生产线，为中低温余热的回收利用技术开发和实现产业化打下了良好的基础。

 

     对水泥窑余热锅炉而言，最大的难题是如何应对烟气的低品位和高灰份。因为低品位意味着巨大的换热面积，只有降低受热面成本才能提供高性价比的产品；而高灰份带来的是受热面的磨损和粉尘附着造成传热性能降低，甚至恶性堵灰事故造成可靠性降低。对于窑头AQC我们的解决之道是采用先进的扩展受热面即螺旋鳍片管，对于窑尾SP我们的解决方法是采用机械振打清灰技术，这样可以有效的解决磨损和积灰问题，并有效的提高传热效率。

 

     正是基于这些技术的积累，公司在2002年成功研发并制造了具有自主知识产权的纯低温余热锅炉。

 

     目前国内在役的水泥窑纯低温余热电站据我们所知已有三十多套，其中我公司有二十五套。

公司在2002年对上海金山水泥厂日产1350吨的水泥生产线进行了余热发电技术改造，项目装机容量2500kW，设计发电能力1800kW。经过两年的运行，主要设备和整个系统都运转正常，各项技术经济指标达到设计要求，实际平均发电能力超过2000kW，年发电量为1400万kWh，吨熟料发电能力约35kWh，同时窑的熟料产量还有所增加。这是国内第一套达到设计指标的国产化水泥窑纯低温余热发电系统。之所以取得如此效果，与电站的核心设备——余热锅炉的良好性能和很高的运转率是分不开的。

 

      电站共设置两台余热锅炉，分别为设置于窑尾预热器后的SP锅炉和窑头空气冷却机后的AQC锅炉。SP锅炉采用自然循环的立式结构，烟气自上而下分别冲刷过热器、蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致，每级受热面上均设置机械振打除灰装置。

 

     AQC锅炉采用立式结构，整个锅炉分两个压力单元，1.6MPa为主汽段，0.25MPa为补汽段，省煤器出水分别供给SP锅炉蒸发器和AQC锅炉高、低压蒸发器。锅炉每段受热面为管箱式结构可整体出厂，其受热面采用鳍片管。

 

     在此基础上，我们随后又成功地开发了2500t/d、5000t/d水泥窑生产线余热锅炉。

     2004年10月，我们为浙江三狮和煤山众盛设计制造了5000t/d水泥窑生产线余热锅炉，首台于2005年7月成功并网发电，其平均发电功率超过6000KWe，最高可达6800KW（限于装机仅6000KW）。

     2007年1月，我们设计制造的第二代5000t/d水泥窑生产线余热锅炉在浙江红狮水泥有限公司投入运行，平均负荷稳定在9500 KWe，最高可达11500KWe。

      2006年，我公司引进了新一代的仿真软件和高性能计算机，这将使我们的研发水平站在一个新的平台上。

 

     2007年，由我公司设计和制造的卧式窑尾锅炉和新一代的双压余热锅炉都将投入运行，我们将在此基础上，吸取经验，及时改正不足之处，推出更成熟可靠的产品。限于从业的经验和认知水平，我们无法一蹴而就。幸运的是，我们有大量的案例已经或即将投入运行，有早期的，有近期的，还有最新一代的：有单压的，有双压的，还有闪蒸的；有立式的，有卧式的；有自行设计的，有来图加工的；有配立磨的，还有配管磨的；有配电除尘的，还有配布袋除尘的；我们有条件通过比对，总结，改进我们的设计，不断提高性能和可靠性，就像发达国家的制造商走过的历程。

 

     我们感谢业主和合作伙伴对我们提出了不足和改进意见，我们尤其欢迎与我们的老用户探讨改进意见，因为工程实践往往出乎设计者的设想，我们只有针对出现的问题对我们的设计，材料，工艺等工程细节进行改进。只有这样才能引导我们不断进步!