降低余热发电自用电率改进措施

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1、编号:中国建筑材料联合会中国机冶建材工会全国委员会2016年度建材行业技术革新奖申报书项目类别：技术改造类（A类）项目名称：降低余热发电自用电率改进措施主要完成单位：郏县中联天广水泥有限公司单位联系人：孟宪雷联系电话：推荐单位：河南省机械冶金建材工会河南省建筑材料工业协会申报年度：2016年度申报日期：2016年7月5日全国建材行业技术革新奖奖励委员会制、项目基本情况表项目名称降低余热发电自用电率改进措施主要完成单位郏县中联天广水泥有限公司/主要完成人序号姓名性别年龄职称、职务负责人重要参加人参加人1李文裴男47高工、总经理V2孟宪雷男43副部长V3乔自绍男31工程师V4/:/5/6/7/1/

2、8/9/:/1/10/项目任务来源A.省、自治区、直辖市B产学研计划C其它单位委托D.V单位自选E个人自选F其它产业领域A.V水泥B玻璃C建卫瓷（含特陶）D房建材料、水泥及混凝土制品等E无机非金属新材料（包括玻璃纤维及其复合材料、晶体材料、工业陶瓷等）F.非金属矿物材料及其制品（含石材）G建材（轻工）机械技术革新领域A.V工艺技术B机械装备C电气、自动化D工器具E、操作工法F材料G管理项目起止时间起始：2014年12月完成：2015年2月技术革新成果自评经济效、人益方面A.V节约能源B.节约资源C.减少污染D.V提高生产率E.提高产品质量F.V安全生产管理G其它效果A.V显著B较好C一般社会效

3、益A.V显著B较好C一般推广应用A.V本企业B.V本行业C.Vf目关行业已获奖等级和类型等级一等奖二等奖三等奖其它省、自治区、直辖市科技奖/企业集团技术进步奖/P/行业协会科技进步奖/投入资金（万元人民币）总额26.8其/、中单位自筹26.8其它来源/二、项目简介1、主要内容：近年来，随着水泥工业的技术进步和节能技术水平的不断提高，利用低参数余热锅炉和补汽凝汽式汽轮机进行发电为各水泥企业降低生产成本，保护环境、提高经济效益起到了举足轻重的促进作用。吨熟料发电量的高低对水耗、煤耗、电耗等指标提出了更高的要求，余热发电的经济运行越来越受到各企业的重视，自用电率作为发电站的重要经济和技术指标，越来越

4、受到更多的关注。我公司余热电站由于受设备系统、运行方式、机组负荷、技术管理、设计等诸多因素影响，厂用电率在运行初期一直偏高，对全厂的经济性影响比较大。根据电站多年的运行状况，经过不断的摸索和实践等一系列设备改造和改变系统工艺运行方式，使自用电率由8.5%控制在6.0%左右。改造后，设备运行稳定可靠，节能降耗、经济效果显著，提高了电站能源转换的效率，提高了发电系统的整体生产能力，确保了运行整体质量提高和生产管理安全有序进行，起到了小改造、大收益的效果。2、创新点： 、提高了电站能源转换的效率、提高了发电系统的整体生产能力、提高企业经济效益。 、准确的计算方法、精确的系统分析，真实的反映出发电机组

5、厂用电水平。 、根据季节气温不同的变化，随时调整风机扇叶角度，有效降低了风机电流。 、通过调节泵出口阀门降低了电机的额定电流，提高设备运行工况。 、辅机采用间断运行方式，减少了设备的磨损、延长设备使用寿命。3、应用推广情况：经过改造之后，2015年已在公司电站生产中投入使用，并取得可观的经济技术效果。机组经济效益：提高了电站能源转换的效率、提高了发电系统的整体生产能力，厂用电率控制在6.0%左右，增加了发电量，提高了机组运行的经济性。节能效益：提高了余热发电的供电电量，降低了自用耗电量，有效的延长了设备的使用寿命。原设计院实地考察后，给予了充分的肯定，对以后的设计提出了相关的变更方案。中联水泥

6、河南管理区有关领导现场检查后，要求在河南管理区相关企业推广应用我们的改造方案。项目的建设是开展资源综合利用、节约能源，符合环境保护和可持续发展的需求。1. 三、项目详细内容实施的背景郏县中联天广水泥有限公司9MW余热电站是水泥生产线的改扩建项目，于2010年10月并网发电。项目实施的前提条件是不能影响水泥熟料生产线的正常生产，在此前提下，电站总体技术方案的设计遵循“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”的原则，并没有真实全面反映项目的有利和不利因素。采用经实践证明是成熟、可靠的工艺和装备，提倡技术先进，尽可能采用先进的工艺技术，尽可能利用公司现有设备、设施以降低发电成本和基建投入。工艺设备落

7、后、场地限制等造成公司自用电率初始设计为7%，实际运行在8.5%左右，经济和技术指标一直存在偏高现象，直接影响到公司的经济性。而厂用电率是余热电站的重要考核指标之一，这个指标的高低代表了电站能源转换的效率。根据电站多年的运行情况，进行详细分析、归纳、总结，并采取相应措施，使厂用电率得到有效控制，逐步降低，达到了节能降耗目的。本文首先对电站厂用电量的计算、影响电站厂厂用电量的各种因素做了研究分析，并对电站厂用电率的计算方法进行了研究。其次，对发电厂厂用电率综合优化措施以及改进的计算方法进行研究。从系统及参数优化选择、设备选型的匹配、变频等新技术的应用，以及管理运行方式的创新等多个角度和途径提出了

8、降低电站厂用电量的优化措施，使厂用电率控制在6.0%左右。2详细的技术革新内容1、厂用电率的计算余热电站的厂用电率是指机组在正常运行状态下某一指定时间段内电站范围内各主、辅系统耗用的总电量占同一时期机组发电量的百分比。余热电站厂用电率的计算一般是通过关口计量表计测得的全厂发电量与供电量的差值同全厂发电量的比值作为厂用电率。即：式中：e为厂用电率，Wf为全厂发电量，KW.h，Ws为全厂供电量，KW.h2、影响厂用电率的因素2.1辅机选型的影响高压电动机耗电量在厂用电中所占的比例很大，一般都在60%以上。辅机设备根据不同的选型基准点设计容量差别很大，加之辅机设备的驱动电动机一般还要考虑1.15倍的

9、储备系数并根据电动机的标准系列容量进行选择。我公司的两台循环水泵是高压电机，电压是10000伏、功率是220KW，采用的是直接启动的方式。循环水泵实际运行功率240KW，电机的铭牌功率同实际运行功率有较大的差异，超出了电机的额定负荷。电机绕组温度最高达110c左右，同时泵汽蚀严重，运行仅两年叶轮已穿孔，这是我公司厂用电率高的主要原因。2.2机组负荷率的影响余热电站没有自己配套的燃烧系统，所有的热源全部来源于水泥窑系统的废气，水泥窑的热量还要和篦冷机料层的厚度、煤的发热量、石灰石的品味等等密切相关。余热电站所吸收的热量随着窑的工况变化而变化，热量多发电量就高，反之就低。然而余热电站的辅机设备是按

10、照发电机组的额定出力进行选型的，机组出力减小，厂用电设备耗电量也会相应减少，但两者之间并不是成比例的减少关系。我公司余热电站初始设计启动功率为600KW,从下面（附图一）的参数中可以看出，锅炉的进汽温度越高，机组的负荷率越高，厂用电率越低，当机组额定满发时厂用电率最小。当锅炉的进汽温度降低时，机组负荷降低，发电量减少，由于厂用电系统的电耗并没有随之成比例下降，这也造成余热电站的厂用电率偏高原因。2.3、机组运行不稳定的影响我公司余热电站采用并网不上网的运行方式，所发电量仅能供给水泥生产线消耗，此期间可能因为外电网的波动、水泥线部分设备检修调试、参数整定等使汽轮发电机启停次数增多，造成机组的厂用

11、电率明显上升。附图一：发电负荷（KW）运行负荷（KW）AQC进口烟温（C）AQC出口烟温C）SP进口烟温C）SP出口烟温C）厂用电率%9500600430723202206.3%9000600390803102256.7%8500600380783002267.0%7500600346822992208.0%7100600330802982258.5%6600600325762902309.1%3、降低厂用电率的措施3.1循环水泵进行技改设备运行中，我们用管道流量计实测循环水泵流量2500t/h（原设计2200t/h），用标准压力表实测泵出口压力0.132Mpa。实际运行参数与原设计有差距，机

12、组所需安全保证及泵工况、效率等都有很大的提升空间。经过认真分析计算并与设备厂家沟通，决定对循环水泵进行改造。根据下面表格的参数可以看出，循环水泵电机温度、电流、水泵出口压力、机组真空提高、机组的热效率都有明显变化。电机电流由以前的17.9A降至当前的13.5A左右，功率也降为170KW,仅此改造一天可节约电量1500KW.h左右，每小时可多发电73.8kW?i，全年可多发电53.14万kW?i（全年运行10个月）。日耗电量大幅度节约1460kW?h，全年可降低自用电使用量43.8万kW?i。附图二：名称改造前改造后泵电机绕组温度C）9392.189.790.960.761.260.860.9凝

13、汽器真空（负93.292.592.792.494.95.194.95.Kpa)263日耗电量55355205530553407408407407000000循环水量25025502500250290290292295(t/h)000000泵电机电流（A）17.517.517.517.513.12.913.13.58610580502泵出口压力0.130.130.130.130.10.140.10.1(Mpa)214542343433.2调整冷却塔风机扇叶角度我公司冷却塔风机功率90KW，额定电流172A,我们根据季节气温不同的变化，在不影响循环水冷却效果的情况下，及时调整风机扇叶角度，既对设备

14、的运行状况进行了检查，又有效降低了风机电流，使电机的电流控制在90A-100A之间运行，经过实测每天可节约电量720KW.h,全年降低自用电使用量21.6万kW?i（全年运行10个月），有效的降低了厂用电率。3.3改变凝结水泵运行方式我公司凝结水泵没有采用变频器，运行中通过调节泵出口阀门节流等措施降低了电机的运行电流，当前电机的电流已由之前的36.2A降至32.5A左右稳定运行。hten通过左图可以看出，节流调节改变水泵特性曲线，使其达到了理想的状态，符合其扬程使用需求。出口调节门开度减小，管路特性曲线由1变到2，与水泵特性曲线交点由2变到1，同时利用再循环调节阀门的开度变化来控制凝结器的水位

15、，同样能达到运行需求。泵电机的电流下降，各轴承的温度、震动等参数没有变化，此项调整不但提高提设备的运行效率和可靠性，而且节约了可观的电量。我公司凝结水泵功率22KW，额定电流41A,经过实测每天可节约电量50KW.h左右，全年降低自用电使用量1.18万kW?i左右（全年运行10个月）。3.4间断运行锅炉辅机窑头AQC锅炉的负压在窑工况正常的情况比较稳定（1Kpa左右），在实践中我们结合窑头收尘器下灰量的多少、窑头锅炉进风量的情况、沉降室料位计报警积料的情况，通过经过现场长时间的认真研究和实测分析，对窑头锅炉部分辅机采用间断运行方式。窑头锅炉和沉降室4台卸灰阀、2台拉链机每隔4小时启动30分钟，

16、既节约了可观电量又保证了拉链机和卸灰阀设备的安全稳定运行，减少了设备的磨损。根据（附图三）的参数可以看出，全年可节约8.82万kW?1电量（全年运行10个月）。附图三:设备名称设备功率改造前每天负荷改造后每天负荷日累计节约负荷1#卸灰阀1.5KW36KW4.5KW31.5KW2#卸灰阀1.5KW36KW4.5KW31.5KW3#卸灰阀1.5KW36KW4.5KW31.5KW4#卸灰阀1.5KW36KW4.5KW31.5KW1#拉链机4KW96KW12KW84KW2#拉链机4KW96KW12KW84KW合计14KW336KW42KW294KW3. 创新点 、提高了电站能源转换的效率、提高了发电系

17、统的整体生产能力、提高企业经济效益。 、准确的计算方法、精确的系统分析，真实的反映出发电机组厂用电水平。 、根据季节气温不同的变化，随时调整风机扇叶角度，有效降低了风机电流。 、通过调节泵出口阀门降低了电机的额定电流，提高设备运行工况。 、辅机采用间断运行方式，减少了设备的磨损、延长设备使用寿命。 、增大循环冷却水量，提高了机组的真空。 、两台循环水泵既能互为备用又能同时运行，避免了夏季同时启两台泵同时超电流的现象，有力的保障了机组的安全运行。 、项目的建设是开展资源综合利用、节约能源、环境保护和可持续发展的需求。4. 实际应用效果及推广情况 、该项目投入使用后，提高了电站能源转换的效率、提高

18、了发电系统的整体生产能力、提高企业经济效益。 、提高了余热发电的供电电量，降低了自用耗电量，有效的延长了设备的使用寿命。 、余热发电原设计单位中信重工洛阳矿山设计院对此还组织相关设计人员到我单位实地考察，对此改造给予了充分的肯定，在以后的设计提出了相关的变更方案。中国联合水泥河南管理区有关领导现场检查后，要求河南管理区相关企业到我公司交流学习，推广我们的改造方案。 、在整个水泥生产线配套余热发电的单位均有极强的可推广性。 、在整个发电行业亦有很强的推广性。5.经济效益单位：万兀（人民币）项目总投资额26.8回收期（年）0.25（3个月）J栏-丄新增销售收入新增利润新增税收节支总额年-份1201

19、5年度90.18/累计90.18各栏目的计算依据：1、节能效益：、循环水泵：改造后，每天可减少电耗1460kW?i，每年可以为公司节约电耗约43.8万kW?h,，按每kW?i电量的价格为0.702元计算，年直接经济效益为(10个月)：43.8万kW?i/年X0.702元/kW?1=30.7万元。、冷却塔风机：21.6万kW?i/年X0.702元/kW宙=15.16万丿元。、凝结水泵：1.18万kW?i/年X0.702元/kW?i=0.82836万丿元。、锅炉辅机：8.82万kW?i/年X0.702元/kW?i=6.19164万丿元。2、机组经济效益：在循环水量增大后，经实际测算真空提高了2.1

20、Kpa左右，机组的热效率相应提高了0.9%左右，每小时可多发电73.8kW?n，全年可多发电53.14万kW?n。公司的生产用电价格为0.702元/kW?i,全年可为公司增加经济效益：53.14万kW?iX0.702元/度二37.3万元。以上2项，年直接经济效益为：(30.7+37.3+15.16+0.82836+6.19164)万元=90.18万元项目建设期2个月，项目回收期三个月。6.社会效益水泥工业是能源的消耗大户，节能降耗的任务十分艰巨。即使在大型干法水泥生产线中，由于水泥煅烧技术和生产工艺流程受到石灰石、煤品质等限制，水泥窑况变化频繁，窑在实际运行会受到很多因素制约，以至于在配套余热

21、发电系统中设计都比较保守，在初设计参数实地测量或者理论计算过程中，往往机组的设计及其相配套的辅助设备考虑的余量很大，相当的热量还不能有效的回收。实际生产中如还有可观低温废气200C余热不能被充分利用，仍有占水泥熟料烧成系统总热耗量的35%被排放掉，如何有效地在设计中考虑消除影响余热发电相关设备的精准配置，一直是困扰水泥行业相关发电设计单位，合理给出方案的难题之一。我国的科研机构自主开发了符合国家资源综合利用政策的资源综合利用电站的发电技术及相应配套的系统，回收利用水泥生产线中、低温废气余热，不仅可为企业带来可观的经济效益，同时还具有显著的社会和环境效益。节约能源和综合利用能源是我国发展国民经济

22、的长期基本国策。在水泥行业面临节能减排的大趋势下，如何提高各企业能源利用效率，降低能源浪费已成为企业生存和发展的关键。利用低参数余热锅炉和补汽凝汽式汽轮机进行发电，充分利用了水泥生产过程中产生的废气余热，使废气余热转换成电能。通过对水泥行业余热发电机组循环水系统的改造与推广应用，不仅可达到明显的节能降耗效果、增加经济效益，缓解我国能源紧张状况，并减少有害气体的排放，改善环境质量。同时可大幅度降低行业能源成本，提高行业整体经济实力。因此本项目社会效益巨大！四、主要完成人情况表第1完成人姓木吕菲性名李文裴别男族汉身份证号学历本科毕业学校西北工业大学毕业时间1988年7月职务、职称总经理、高工办公电

23、话传真号码工作单位郏县中联天广水泥有限公司所在省市河南省平顶山市通讯地址河南省平顶山市郏县黄道镇邮政编码467100移动电话专业特长管理、水泥工艺、电气电子邮箱L曾获奖励情况：（项目名称、获奖类型、等级和获奖时间）1、低品位矿山的综合利用中国建材一等奖河南建材一等奖2、回转窑轮带全石墨块自动润滑装置开发中国建材一等奖2012年参加本项目的起始时间自2014年12月至2015年2月对本项目主要技术贡献项目的总设计师，对本项目提出总体规划和技术要求，并提出项目建议、整体方案审核。本人签名年月日第2完成人姓孟宪雷别男族汉身份证号412929197404257817学历大专毕业学校郑州电专毕业时间19

24、96年7月职务、职称副部长办公电话传真号码工作单位郏县中联天广水泥有限公司所在省市河南省平顶山市通讯地址河南省平顶山市郏县黄道镇邮政编码467100移动电话专业特长发电电子邮箱曾获奖励情况：（项目名称、获奖类型、等级和获奖时间）1、2014年度“科达杯”全国建材行业技艺工法类三等奖2、2014年度“西南水泥杯”技艺工法类一等奖3、2014年度“真金杯”技艺工法类二等奖4、2015年度“中联杯”技艺工法类二等奖参加本项目的起始时间自2014年12月至2015年2月对本项目主要技术贡献本项目的技术负责人，制定循环水系统技改方案、设计方案以及设备安装调试，在设备施工期间亲临现场指导。本人签名年月日第

25、3完成人姓名乔自绍性别男民族汉身份证号学历大专毕业学校开封大学毕业时间2006年7月职务、职称工程师办公电话传真号码工作单位郏县中联天广水泥有限公司所在省市河南省平顶山市通讯地址河南省平顶山市郏县黄道镇邮政编码467100移动电话专业特长发电电子邮箱曾获奖励情况：（项目名称、获奖类型、等级和获奖时间）1、2014年度“科达杯”全国建材行业技艺工法类三等奖2、2014年度“西南水泥杯”技艺工法类一等奖3、2014年度“真金杯”技艺工法类二等奖4、2015年度“中联杯”技艺工法类二等奖参加本项目的起始时间自2014年12月至2015年2月对本项目主要技术贡献提出项目建设意见、创新点的细节问题、部室

26、间的工作协调，组织现场施工、调试。本人签名年月日五、主要完成单位情况表单位名称郏县中联天广水泥有限公司第1完成单位壬A.v国有企业B.民营企业C.合资单位性质企业D.股份制企业E.其它联系人孟宪雷办公电话手机电子信箱通讯地址河南省平顶山市郏县黄道镇邮政编码467100对本项目的创新和主要应用情况介绍郏县中联天广水泥有限公司在降低余热发电自用电率改进措施题目中主要完成以下创新点： 、提高了电站能源转换的效率、提高了发电系统的整体生产能力、提咼企业效益。 、准确的计算方法、精确的系统分析，真实的反映出发电机组厂用电水平。 、根据季节气温不冋的变化，随时调整风机扇叶角度，有效降低了风机电流。 、通过

27、调节泵出口阀门降低了电机的额定电流，提咼设备运行工况。 、辅机采用间断运行方式，减少了设备的磨损、延长设备使用寿命。 、增大循环冷却水量，提高了机组的真空。 、两台循环水泵既能互为备用又能同时运行，避免了夏季同时启两台泵同时超电流的现象，有力的保障了机组的安全运行。 、项目的建设是开展资源综合利用、节约能源、环境保护和可持续发展的需求。主要完成单位（加盖公章）年月日六、申请或已获专利等知识产权情况类别申请号授权号申请或授权时间项目名称发明专利/实用新型专利/其它/七、推荐单位意见郏县中联对降低余热发电厂用电率改进措施进行了细致的分析计算，对现场情况了解的比较彻底，对设备的运行状况知之甚清，对待

28、机组的运行需求及设计或者实际状态有创造性的改造，充分的解决了存在的安全隐患，有力的保障了机组长期安全稳定运行。其次，通过此次技改达到了多项目的，取得了意想不到的的效果，增大了循环水量，提高了机组真空，增加了发电量。解决了电机长期存在的发热现象，消除了泵的严重汽蚀，延长设备使用寿命，还有效的降低了电机的耗电量，整个改造不但成功而且有效的提高发电系统的整体生产能力。通过上述改造，项目完成后，生产中运行稳定、可靠，与以前运行情况相比，改造后，每天可减少电耗2524kW?，每年可以为公司节约电耗约75.4万kW?i,，年直接经济效益52.88万元。在循环水量增大后，经实际测算真空提高了2.1Kpa左右，机组的热效率相应提高了0.9%左右，每小时可多发电73.8kW?h，全年可多发电53.14万kWh。全年可为公司增加经济效益37.3万元。从以上情况看，全年、可直接为公司新增经济效益90.18万元。该改造和应用方法简单，备件准备好后，施工快捷，提产、节能、降耗效果都很明显，也确保了运行整体质量提咼和生产管理安全有序进行。该技改项目在实践中检验的实用革新技术。实用性强，应用效果良好。经过近一年多时间的实践检验，经济效果显著。同意推荐。推荐单位（加盖公章）年月日1、改造前后循环水泵电流曲线2、改造后的循环水泵3、改造前后的冷却塔风机电流和凝结水泵电流JJHC-专心H討P