提高水泥廠純低溫余熱電站發(fā)電潛力的幾點(diǎn)體會(huì)

張 健，巴太斌

1駐馬店豫龍同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

提高水泥廠純低溫余熱電站發(fā)電潛力的幾點(diǎn)體會(huì)

張 健1，巴太斌2

1駐馬店豫龍同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

水泥制造行業(yè)歷來(lái)被公認(rèn)為耗能大戶(hù),主要原因是水泥熟料煅燒過(guò)程中散失的熱量占到水泥窯系統(tǒng)實(shí)際用能總耗的30%左右。水泥熟料煅燒工藝經(jīng)過(guò)近20年的努力，水泥窯頭、窯尾廢氣余熱資源回收利用技術(shù)有長(zhǎng)足的發(fā)展，以純低溫余熱發(fā)電為代表的節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用成為水泥行業(yè)節(jié)能減排工作的一把利劍。

駐馬店市豫龍同力水泥有限公司一期工程5 000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線配套9 MW純低溫余熱電站，于2007年8月14日一次并網(wǎng)成功發(fā)電，當(dāng)年發(fā)電量為1 591萬(wàn)kWh。豫龍公司通過(guò)2007年和2008年前7個(gè)月對(duì)制約提高噸熟料發(fā)電量的問(wèn)題展開(kāi)了積極的探索,通過(guò)小改小修和穩(wěn)定窯系統(tǒng)的操作已取得令人滿(mǎn)意的效果。該公司余熱電站截止2010年底已累計(jì)發(fā)電19 788萬(wàn)kWh,月發(fā)電量穩(wěn)定在600萬(wàn)kWh左右，噸熟料發(fā)電量逐年提高。

豫龍公司2008年1～7月電站實(shí)際生產(chǎn)情況見(jiàn)表1。從表1上可以看出1～3月份發(fā)電量不高,噸熟料發(fā)電量在28度左右。主要原因是:①窯頭廢氣溫度控制不穩(wěn)定，總體偏低；②大窯運(yùn)轉(zhuǎn)率不高，臨時(shí)停車(chē)次數(shù)多，雖然每次停窯時(shí)間不長(zhǎng)，但是有效發(fā)電時(shí)間相對(duì)減少，對(duì)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組帶來(lái)較大的影響；③窯系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，廢氣熱量散失。較大，造成余熱鍋爐產(chǎn)汽量降低，同時(shí)蒸汽壓力偏低；④余熱電站蒸氣管道外保溫效果差,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，熱損失大，發(fā)電量明顯降低。上述原因造成了發(fā)電量和噸熟料發(fā)電量不理想。該公司通過(guò)4月份的窯系統(tǒng)大修，消除了工藝、設(shè)備上存在的制約發(fā)電量提高的缺陷和不足，5～7月份,余熱電站發(fā)電量有了較大的提高,噸熟料發(fā)電量穩(wěn)定在33度以上。現(xiàn)就豫龍公司努力提高9 MW純低溫余熱發(fā)電站發(fā)電潛力的做法，談幾點(diǎn)體會(huì)。

表1 2008年1～7月電站實(shí)際生產(chǎn)情況表

1 根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化

針對(duì)豫龍公司水泥窯余熱特點(diǎn),優(yōu)選雙壓鍋爐,盡最大可能利用廢氣余熱資源。合理確定雙壓余熱鍋爐蒸汽參數(shù)、補(bǔ)汽參數(shù)，充分利用廢氣余熱，提高系統(tǒng)的循環(huán)熱效率。（見(jiàn)表2）。

由表2可以看出，單壓技術(shù)中，AQC鍋爐廢氣排放溫度隨壓力的升高而升高，要想降低其排氣溫度，電站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)降低主蒸汽參數(shù)壓力等級(jí)，而雙壓技術(shù)則可以在不降低壓力等級(jí)的情況下實(shí)現(xiàn)AQC鍋爐廢氣溫度的低點(diǎn)排放,從而提高余熱發(fā)電系統(tǒng)朗肯循環(huán)的效率。

2 改善中控操作，提供穩(wěn)定熱源

余熱發(fā)電的熱源是窯頭、窯尾廢氣，通過(guò)摸索發(fā)現(xiàn)窯尾的熱源性質(zhì)特點(diǎn)是持續(xù)穩(wěn)定，波動(dòng)很??；窯頭熱源溫度波動(dòng)大，但潛力也很大，充分認(rèn)識(shí)到這一特性并充分利用這一特點(diǎn)，挖掘窯頭熱源潛力，對(duì)余熱發(fā)電的影響巨大，主要采取了以下措施:1）根據(jù)篦冷機(jī)熟料料層的厚度，在篦冷機(jī)液壓站允許的前提下，適當(dāng)堆厚篦冷機(jī)二段熟料料層，確保高且穩(wěn)定的廢氣溫度及風(fēng)量。調(diào)整窯頭的負(fù)壓，在投料量發(fā)生波動(dòng)的情況下，確保篦冷機(jī)的風(fēng)量穩(wěn)定且滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。2）進(jìn)一步穩(wěn)定篦速，穩(wěn)定篦冷機(jī)操作，視來(lái)料情況及時(shí)調(diào)整篦速，以穩(wěn)定篦冷機(jī)料層厚度，從而確保廢氣溫度及風(fēng)量的穩(wěn)定。3）加強(qiáng)生料質(zhì)量管理：提高生料易燒性，提高入篦冷機(jī)熟料溫度，達(dá)到提高入AQC爐的溫度，提高發(fā)電量。4）生產(chǎn)部定期的組織發(fā)電操作工和窯操作工的經(jīng)驗(yàn)交流和總結(jié)，目前窯頭溫度和壓力在窯系統(tǒng)正常的情況下，基本都能保證在350℃以上。

表2 不同方案下系統(tǒng)各參數(shù)數(shù)值

3 強(qiáng)化技改工作，提升噸熟料發(fā)電量

1）由于該公司窯系統(tǒng)采用的是雙系列五級(jí)懸浮預(yù)熱器，通常窯尾一級(jí)筒廢氣出口溫度在305℃左右。為滿(mǎn)足生料立磨烘干物料的需要，一般入生料立磨的廢氣溫度控制在200℃以?xún)?nèi)。這樣窯尾廢氣可利用的溫度降僅有105℃。由于預(yù)熱器窯尾縮口設(shè)計(jì)小,煅燒過(guò)程中生料結(jié)皮進(jìn)一步減小了窯尾縮口的通風(fēng)面積，導(dǎo)致窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)風(fēng)量小，機(jī)拉風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，預(yù)熱器一級(jí)出口溫度低。通過(guò)對(duì)預(yù)熱器窯尾縮口由2 100 mm擴(kuò)經(jīng)為2 300 mm的改造后,使得窯內(nèi)通風(fēng)順暢，阻力減小，風(fēng)量穩(wěn)定，預(yù)熱器一級(jí)筒出口溫度提高10度左右，SP余熱鍋爐可利用余熱資源得以提高，產(chǎn)汽量穩(wěn)步提高。

2）豫龍公司熟料冷卻機(jī)為三代臂梁充氣式蓖冷機(jī),廢氣溫度經(jīng)常保持在365℃左右，可利用溫度降達(dá)到275℃。由于篦冷機(jī)余風(fēng)量相對(duì)較少，且煤磨風(fēng)管由蓖冷機(jī)上殼體引風(fēng)，減少了進(jìn)入AQC余熱鍋爐的廢氣量，產(chǎn)汽量不高。2008年4月，該公司經(jīng)論證決定利用窯系統(tǒng)大修時(shí)機(jī)，把原入煤磨風(fēng)管由蓖冷機(jī)上殼體移至AQC爐進(jìn)風(fēng)管的后面。一方面保證了入AQC爐的風(fēng)量，提高了廢棄的溫度。二是降低了入煤磨廢氣的溫度，確保了煤磨系統(tǒng)的安全運(yùn)行。改造后的窯頭廢氣余熱資源利用率大大得以提高，AQC余熱鍋爐的產(chǎn)汽量得以提升，且產(chǎn)汽量相對(duì)穩(wěn)定。噸熟料發(fā)電量月平均達(dá)到33 kWh以上，較改造前提高了5 kWh左右。

3）由于篦冷機(jī)三段廢氣溫度較低，在篦冷機(jī)三段前加裝活動(dòng)擋板對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行技改,避免了篦冷機(jī)尾部冷風(fēng)的竄入，保證了窯頭廢氣溫度維持在365℃左右，增加了發(fā)電量，提高了余熱資源利用率。

4）對(duì)AQC、SP余熱鍋爐廢氣官網(wǎng)系統(tǒng)漏風(fēng)處進(jìn)行了密封處理，降低了系統(tǒng)漏風(fēng)率。同時(shí)，對(duì)窯尾預(yù)熱器一級(jí)筒外保溫及蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行保溫加固處理,使廢氣的熱量損失降到最低。確保了AQC余熱鍋爐的產(chǎn)汽量和蒸汽壓力。

4 完善運(yùn)行管理，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行

豫龍公司發(fā)電車(chē)間定員9人，既沒(méi)有設(shè)備維修人員，也無(wú)專(zhuān)業(yè)潤(rùn)滑人員,發(fā)電設(shè)備的日常維護(hù)是員工利用休息期間完成的。同時(shí)通過(guò)完善各種規(guī)章制度和操作規(guī)程，強(qiáng)化員工責(zé)任意識(shí)，使生產(chǎn)操作形成制度化。發(fā)電車(chē)間高溫高壓設(shè)備多，危險(xiǎn)性相對(duì)較大，在加強(qiáng)鍋爐等強(qiáng)檢設(shè)備定期校驗(yàn)的前提下，確?，F(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)傳儀表的完好和準(zhǔn)確，使員工盡量減少到危險(xiǎn)地點(diǎn)的頻次及時(shí)間，以減少故事出現(xiàn)的概率。強(qiáng)化與窯系統(tǒng)中控人員的聯(lián)系，穩(wěn)定操作。發(fā)電系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)沒(méi)有因?yàn)樽陨碓O(shè)備而影響生產(chǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到100%。

5 提高純低溫余熱發(fā)電潛力的發(fā)展方向

發(fā)展純低溫余熱發(fā)電符合國(guó)家能源政策,減少溫室氣體排放有利于環(huán)境保護(hù)，應(yīng)當(dāng)在全國(guó)新型干法窯中大力推廣。其自身的技術(shù)進(jìn)步方向主要有:1）進(jìn)行篦冷機(jī)廢氣循環(huán)改造,提高出篦冷機(jī)廢氣溫度,既可有效提高發(fā)電量,又可減少?gòu)U氣排放。2）優(yōu)化熱力系統(tǒng)參數(shù)，特別是采用多點(diǎn)混汽凝汽式汽輪機(jī)，以多級(jí)閃蒸技術(shù)充分利用廢氣余熱，同時(shí)提高汽輪機(jī)內(nèi)效率，進(jìn)一步提高單位熟料發(fā)電量。以適應(yīng)新型干法窯廢氣排放溫度不斷降低的要求。