鑒于此,在工業(yè)上,余熱一般優(yōu)先供生產自用,當有剩余時,雖然直接利用(如暖通空調用或動力用)對能源的利用率要更高一些,但限于暖通空調用量較小且季節(jié)變化較大的特點,以及作為動力用要求負荷相對穩(wěn)定的特點,該種利用方式具有一定的局限性。更多地,則是選擇采用余熱發(fā)電的技術對能源進行回收利用。
伴隨著可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經濟、節(jié)能減排以及低碳經濟等一個個觀念的提出,我國的余熱發(fā)電行業(yè)經歷了從無到有、從小到大的發(fā)展歷程。
據國家統計局2011統計公報顯示,2011年我國全年能源消費總量34.8億噸標準煤,萬元國內生產總值(GDP)能耗下降2.01%,未達到2011年單位GDP能耗較上年下降3.5%的目標。
盡管大多數專家預測,“十二五”期間我國經濟增速較“十一五”時期將有所放緩,但每年8%以上的增速,仍意味著降低單位GDP能耗存在巨大壓力。
緊隨其后,工信部對外公布了《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》?!兑?guī)劃》提出,到2015年,規(guī)模以上工業(yè)增加值能耗比2010年下降21%左右,實現節(jié)能量6.7億噸標準煤。
業(yè)內人士普遍認為,在保持工業(yè)年均增速8%的基礎上,支撐工業(yè)增加值能耗下降21%的指標難度不小,這意味著“十二五”期間要實現6.7億噸標準煤的節(jié)能量,較“十一五”的6.3億噸還多出0.4億噸?,F如今,我國傳統產業(yè)的工藝技術裝備水平已經大幅提升,要實現這一目標只能從現有的裝備節(jié)能中尋求突破。
隨著國家節(jié)能減排力度不斷加碼,余熱發(fā)電項目的魅力日益顯著。預計,到2015年,我國余熱余壓發(fā)電要實現新增裝機2000萬千瓦。按照每千瓦造價5000元計算,“十二五”期間余熱余壓發(fā)電將形成1000億元投資規(guī)模。
發(fā)電技術
編輯
中國水泥窯余熱發(fā)電技術經過近十余年的發(fā)展有了長足的進步,現已接近國際先進水平。誕生了各種各樣的并能滿足不同窯型要求的發(fā)電系統。 在未來相當長的時期內, 中國水泥窯余熱發(fā)電技術的發(fā)展趨勢主要集中于以下幾個方面:
采用立式余熱鍋爐和補汽式汽輪發(fā)電機組的二級余熱發(fā)電系統。 立式余熱鍋爐徹底解決了臥式余熱鍋爐漏風及爐內溫度場實際分布與鍋爐設計時所假想的溫度完全不相同的問題, 可以大大提高鍋爐蒸汽產量;篦冷機 或立式余熱鍋爐排出的200℃左右廢氣余熱可以充分回收并用以發(fā)電。這樣可使噸熟料余熱發(fā)電量在熟料熱耗不變的前提下提高到195千瓦小時以上。
使水泥窯綜合能耗達到同規(guī)模預分解窯的能耗水平,而經濟效益遠高于預分解窯。
余熱發(fā)電窯二級余熱補燃發(fā)電系統除具有二級余熱發(fā)電系統的優(yōu)點外,還可解決水泥窯煤粉制備系統的運行安全及環(huán)保問題。同時,對于嚴重缺電地區(qū)或同時具有立窯、立波爾窯、濕法窯、干法回轉窯等其它窯型的水泥廠,也可解決供電問題,并能夠進一步提高經濟效益。
為了克服帶補燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統存在的缺點,采用補汽式汽輪機組,充分回收200℃以下的廢氣余熱, 同時補燃鍋爐應當以煤矸石等劣質煤或垃圾為燃料,除節(jié)約優(yōu)質煤外,還可為水泥生產提供原料,降低發(fā)電成本,進一步提高經濟效益。
現如今,從事水泥工業(yè)技術工作的人員,致力于如何降低熟料熱耗及水泥電耗的研究工作, 而從事余熱發(fā)電技術工作的人員致力于如何提高余熱利用率,提高余熱發(fā)電量的研究工作。現如今還沒有哪一個部門研究如何將水泥工藝技術與余熱發(fā)電技術有機地結合起來,以尋求最低的水泥綜合能耗及最佳的經濟效益問題。筆者經過分析、研究認為,水泥工藝技術與余熱發(fā)電技術最佳結合的方式應當為:縮減水泥窯預熱器級數或者改變預熱器廢氣及物料流程,使出預熱器的廢氣溫度能夠達到550℃~650℃,這樣余熱發(fā)電系統可以取消補燃鍋爐,采用余熱發(fā)電窯的二級余熱發(fā)電系統。這種結合方式,水泥熟料熱耗雖然有所增加(對于五級預熱器, 廢氣溫度由320℃~350℃提高至550℃~650℃后,每千克熟料熱耗預計增加1000~1200千焦), 但發(fā)電系統可以取消補燃鍋爐而不存在由于補燃鍋爐容量小、效率低的問題,同時能夠保持余熱鍋爐生產高壓高溫蒸汽,使發(fā)電系統仍然具有較高的運行效率,噸熟料余熱發(fā)電量可以提高90千瓦小時以上,水泥綜合能耗將低于現如今的預分解窯水平,經濟效益則顯著提高。從中國的國情考慮,這種方式的水泥窯及發(fā)電系統,以其最低的投資、更低的綜合能耗、更高的經濟效益應當成為今后水泥工業(yè)發(fā)展的主要方向,這是水泥工業(yè)需要認真研究與探討的重大課題。
現已投入生產的余熱發(fā)電窯及小型預熱器窯(包括立筒預熱器窯) 流態(tài)化分解爐(或煙道式分解爐)加1~2級懸浮預熱器加余熱發(fā)電窯二級余熱發(fā)電技術,是今后對已投入生產的余熱發(fā)電窯及小型預熱器窯進行技術改造的主要模式。這項綜合技術,除了水泥窯的熟料產量可以增加20%~100%以外, 每噸水泥\熟料發(fā)電量也可達110~195千瓦小時,收到增產、降耗、 提高經濟效益的三重效果,同時改造投資也大大低于其它模式。
根據立窯廠的生產能力及資金條件,第一步,先利用余熱發(fā)電窯(中空窯)加二級余熱發(fā)電技術取代立窯。 如某立窯廠有3條8.8萬噸的生產線,可停產2臺立窯, 建一條直徑3.6米×74 米中空窯及一套4500千瓦補汽式余熱發(fā)電系統,這一步投資約需3600~3800萬元。其次,利用流態(tài)化分解爐加1~2級懸浮預熱器技術, 再對余熱發(fā)電窯進行技術改造, 即對于上例所述立窯廠,停產第三臺立窯,并對已建成的直徑3.6米×74米中空窯加裝流態(tài)化分解爐及1~2級懸浮預熱器,同時對余熱鍋爐進行局部改造,這一步的投資約需800~1000萬元。上述兩步改造工作完成后,以總投資4500~5000萬元的代價,將原立窯廠升級換代為預分解窯廠,并使熟料總產量維持在原有3臺立窯總和的水平,在每噸標準煤到廠價不高于180元的條件下,水泥生產成本可降至95元以下。
隨著余熱發(fā)電的技術日益成熟,國家對能源的重視,對節(jié)能減排的扶持,越來越多的可利用余熱的企業(yè)都意識到了余熱發(fā)電所帶來的效益。對發(fā)展余熱發(fā)電項目持積極態(tài)度。但限于項目投資資金大,技術復雜,致使很多企業(yè)想上項目可最終因為資金技術的原因沒有上成。鑒于這種情況 現如今國內涌現出不少專業(yè)的節(jié)能服務公司采用EMC(合同能源管理)模式來投資余熱發(fā)電,即由節(jié)能公司投資資金和采購所需設備,技術來為企業(yè)建設余熱發(fā)電項目,項目產生效益后在效益里回收投資的模式。這種模式既解決了企業(yè)資金不足技術不足的缺點,也使的平時廢棄的煙氣,尾氣,余熱得到合理的利用。同時也使得節(jié)能公司的資金得到合理的運轉,這種雙贏模式的合作在余熱發(fā)電項目上越來越受到歡迎。