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頭條|中材節能：創新技術，助力節能減排
發布時間：
2021-12-09
作者：
來源：
中國建材報
建材行業是我國傳統的高耗能產業，作為僅次于冶金、化工的第三大耗能大戶，占全國總能耗的7%左右，而水泥企業耗能達到了建材行業耗能的75%。在國家節能環保政策日益趨嚴的形勢下，提高余熱回收利用成為了水泥等行業節能減排的重要手段。在全球工業制造智能化發展的今天，中材節能秉承“善用資源、服務建設”的核心理念，不斷讓“智能”“創新”成為余熱發電技術的新標簽。
中材節能：
創新技術，助力節能減排
建材行業是我國傳統的高耗能產業，作為僅次于冶金、化工的第三大耗能大戶，占全國總能耗的7%左右，而水泥企業耗能達到了建材行業耗能的75%。在國家節能環保政策日益趨嚴的形勢下，提高余熱回收利用成為了水泥等行業節能減排的重要手段。在全球工業制造智能化發展的今天，中材節能秉承“善用資源、服務建設”的核心理念，不斷讓“智能”“創新”成為余熱發電技術的新標簽。
從先行者到領導者
上世紀80年代，高耗能、高排放產業發展迅速，排放的廢氣既污染環境又浪費資源。在這種形勢下，以水泥余熱發電為拳頭業務的中材節能應運而生。
余熱發電技術是指在水泥、鋼鐵、焦化、炭素、工業硅、燃機等工業生產過程中,將生產排出的大量廢氣余熱通過余熱鍋爐加以回收，并用余熱鍋爐產生的蒸汽驅動汽輪機做功帶動發電機發電的技術。
從承擔國家“八五”科技攻關計劃開始，中材節能始終致力于研究水泥工廠余熱發電技術，伴隨著水泥生產技術從立窯、中空窯、濕法回轉窯到干法回轉窯的歷史變革，水泥余熱發電技術也經歷了從高溫、帶補燃至純低溫的發展過程。
近幾年，伴隨著可持續發展、循環經濟、節能減排及低碳經濟的提出,中材節能余熱發電領域的版圖不斷延展，行業領先地位日益凸顯。經國家發改委、財政部備案,中材節能成為國家級節能服務企業。作為高新技術企業，中材節能擁有著國家級企業技術中心和國家工程實驗室，獲得過國家科技進步二等獎，主編和參與了數十項標準的編制，具有咨詢、設計、工程總承包等多項資質。
經過20多年的創新發展，中材節能在余熱發電領域取得了多項具有完整自主知識產權的專利和專有技術，其中水泥、鋼鐵、化工等領域的純低溫余熱發電技術，已達到國際先進水平。期間，中材節能先后承擔了“十一五”國家科技支撐計劃、“十二五”國家科技支撐計劃、天津市科技創新專項資金（市長基金）、天津市“殺手锏”產品等多項國家及省部級科技項目，始終引領水泥窯余熱發電最先進技術。
在國內市場，中材節能已為國內外400余條水泥窯生產線設計和配套了低溫余熱發電系統,國內市場占有率22.95%，獨占鰲頭；在國際市場上,中材節能始終積極踐行“走出去”和“一帶一路”倡議，是國內同行業中最早進入國際市場的企業之一，是境外水泥余熱發電市場的龍頭服務商。中材節能已經成為全球水泥窯余熱發電領域當之無愧的先行者和領導者。
創新技術賦能余熱發電
化被動，為主動，“融”合發展。在余熱發電科技創新、技術進步方面，中材節能始終走在最前沿。之前的余熱發電作為水泥生產線的附屬產品，屬于被動工程。在最新一代水泥窯余熱發電的研究中，中材節能打破傳統觀念的束縛，化被動為主動，首次提出余熱發電與水泥工藝融合設計新理念，將余熱鍋爐作為水泥生產線的一部分，是在改進鍋爐布置形式、提升設備性能所做的大膽嘗試。
最新一代水泥窯余熱發電技術，將余熱發電與熟料生產線工藝有機融合，取消了傳統水泥工藝中的空氣冷卻器，使AQC余熱鍋爐與生產線串聯運行，可以充分利用廢氣余熱，并保證后續收塵等設備的安全運行。在布置上，AQC余熱鍋爐與生產線共用基礎和平臺，鍋爐采用下部進風，直接布置在篦冷機上方與其中部相連，進風管道短，溫度和壓力損失小，系統運行非常順暢。另外，由于鍋爐采用下進風，煙氣中的灰受重力作用直接回落至篦冷機，從而可以取消灰斗、下料器、拉鏈機等卸灰設備。
窯頭鍋爐取風管道采取有力措施保證在非正常窯況時快速降低鍋爐入口煙溫，以保護鍋爐煙道及爐體不因高溫而受損。另外，鍋爐內部多處設置均流板、防磨罩等，可進一步阻擋煙氣中夾帶的大顆粒熟料粉塵進入爐體，從而減緩受熱面的磨損并保證傳熱效果。
窯尾余熱鍋爐取風自預熱器C1出風口，與窯系統串聯運行。廢氣自上而下通過窯尾余熱鍋爐進行換熱后排入高溫風機，旁通風管布置在鍋爐外側。窯尾廢氣處理取消了噴水冷卻系統，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，設計排煙溫度≥180℃，且具備可調節性。
提效率，保運行，“穩”中取勝。隨著二代水泥熟料煅燒技術的推廣，配套中置輥破的四代篦冷機和六級預熱器逐漸成為新型水泥廠的常規配置。針對水泥工藝及裝備的升級，中材節能積極探索余熱發電新技術并開發與之匹配的節能新裝備，比如針對六級預熱器C1出口溫度低的情況，新一代余熱發電技術采用聯合過熱系統，利用窯頭熱風加熱窯尾鍋爐產生的低品質蒸汽，從而實現余熱資源的梯級利用并有效提高電站的熱力循環效率；為了減少汽輪機啟停時的工質損失，并保障在汽輪機故障時維持汽水循環系統及余熱鍋爐正常運轉，新一代余熱發電技術引入100%汽輪機大旁路系統，從而實現停機不停爐并保障水泥生產不受影響；為了維持凝汽器真空，新一代余熱發電技術采用中材節能自主研發的全自動液環抽真空裝置，配套高效真空泵及冷凝系統，通過PLC控制并與DCS建立通訊，從而實現自動運行并達到節能、節水的目的。所有這些措施為提高機組整體效率并保障電站安全穩定運行奠定了堅實的基礎。
節人力，增效益，“智”造升級。隨著高質量發展要求的提出，中材節能與時俱進，積極探索余熱電站高自動化和智能化新技術，新一代余熱發電系統采用先進的無線通訊技術對電站運行數據進行采集，實現遠程大數據分析與管理，通過設置大量攝像頭對整個余熱電站的全方位監控，從而可以實時關注電站狀態，及時給予運行及維護指導。新一代余熱發電技術設置大量電動或氣動汽水閥門，并引入鍋爐爐水、凝結水及給水等在線取樣系統和鍋爐汽包自動加藥裝置，從而達到減員增效的目的。通過優化電站調節回路及DEH系統，實現機組沖轉、升速、暖機、并網、負荷調節、正常停機等過程的自動控制。以上多種措施并舉有助于實現分系統一鍵啟動及準無人值守，大大提高了余熱電站的自動化和智能化水平。
精品工程提升品牌價值
憑借最硬核的技術和最先進的理念，中材節能打造了多個標桿水泥余熱發電工程項目。
湖州槐坎余熱發電項目是在國家實施可持續發展戰略和執行資源綜合利用政策下，規劃建設的一條7500t/d水泥熟料生產線配套純低溫余熱電站，裝機容量為13MW汽輪機配套15MW發電機。該項目是迄今為止中材節能打造的工期最短、自動化程序最高、綜合指標業內領先的余熱發電項目。
湖州槐砍項目于2019年年底進行的試運行以來，主體運行良好，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，實現噸熟料發電量大于29kWh/t.cl，優于考核指標，在配置六級預熱器的水泥熟料生產線中，達到行業最優秀水平。該項目利用先進的自動化設備代替了人工，大大降低人力的使用，工作效率顯著提升；設備采用國內一流的設備，保證了工程質量，最大限度的回收余熱，降低能耗，提升了發電量。站用電比例也維持在較低水平，完美地詮釋了中材節能“低耗能 高產出”的服務宗旨。
銅川堯柏余熱發電項目是配套西部地區首條智能化水泥萬噸示范生產線建設的一套純低溫余熱電站，裝機容量為15MW。作為堯柏發展史上技術最為先進、環保水平最高、建設標準最高的水泥生產線，中材節能承建的余熱發電系統作為重要組成部分之一，采用最新一代發電技術，將余熱鍋爐與水泥生產線有機融合，在窯尾六級預熱器運行的前提下，實現噸熟料發電量大于28kWh/t.cl，充分展現了以智能、綠色、節能為核心的全球水泥余熱發電最前沿技術。
節能減排助力綠色發展
中材節能作為中國建材集團旗下擁有節能減排專業化技術服務業務的上市公司平臺，之前投產的余熱發電項目年發電量已達260億度，二氧化碳年排放量可以減少約 2000萬噸，折合節約標煤約760萬噸。在能源轉型的關鍵時刻，中材節能余熱發電大有可為。
在“雙碳”目標的驅動下，中材節能大力投入低碳新技術、綠色新材料及環保新裝備的開發，積極探索和構建源網荷儲一體化和多能互補新模式，包括清潔能源新技術研發，工業儲熱和儲電的復合儲能技術開發，二氧化碳捕集、利用及儲存技術推廣，新型綠色墻體材料-硅酸鈣板生產工藝創新，高效光熱設備開發與制造等。
力爭實現水泥熟料燒成系統外購電“零”的突破是中材節能一直奮斗的目標。對此，中材節能加大研發力度，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，同時根據水泥熟料燒成車間的結構特點，引進5G大數據應用技術及太陽能、風能、地熱能、儲能等多項綠色低碳新技術，進一步提升綜合電站的智能化水平并降低燒成系統對電網供電的依賴，從而向著水泥熟料燒成系統“電中和”的目標邁進，最終達到節能減碳的目的。
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