郭立新

提高9MW純低溫余熱電站發(fā)電量的嘗試

Try of Improving 9MW Generated Energy in Pure Low Temperature Waste Heat Power Station

郭立新

1 概述

中材羅定水泥有限公司一期工程的4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線于2011年10月底投產(chǎn)，12月即實(shí)現(xiàn)了熟料月達(dá)產(chǎn)。公司在2012年1月對(duì)該熟料生產(chǎn)線進(jìn)行了熱工標(biāo)定，在標(biāo)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)時(shí)窯頭窯尾排放的廢氣參數(shù)，最終確認(rèn)了生產(chǎn)線配置9MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。

2 熱工標(biāo)定結(jié)果

標(biāo)定期間，窯投料量在380t/h左右，折合熟料產(chǎn)量在5630t/d左右。

2.1 窯頭篦冷機(jī)去電收塵廢氣管段相關(guān)參數(shù)（見表1）

測(cè)試期間煤磨處于正常運(yùn)行狀態(tài)，煤磨取風(fēng)口位于篦冷機(jī)二段前部。從測(cè)試數(shù)據(jù)來看，篦冷機(jī)尾部所排廢氣平均溫度達(dá)到318℃，基本正常，測(cè)試期間窯況有一定的變化，篦冷機(jī)尾部所排廢氣溫度在305℃～325℃間略有變化。對(duì)比投產(chǎn)近三個(gè)月來的窯頭電收塵器入口溫度的長(zhǎng)趨勢(shì)記錄，此次標(biāo)定的溫度基本能反映生產(chǎn)線平時(shí)的生產(chǎn)狀況。風(fēng)量與負(fù)壓基本正常。

2.2 窯尾C1預(yù)熱器出口管段相關(guān)參數(shù)（見表2）

（1）窯尾C1出口管段風(fēng)量測(cè)試數(shù)據(jù)（見表3）

表1 窯頭篦冷機(jī)去電收塵廢氣管段相關(guān)參數(shù)

表2 窯尾C1出口管段風(fēng)量測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 窯尾C1出口管段廢氣成分測(cè)試數(shù)據(jù)

表4 煤磨及生料磨系統(tǒng)相關(guān)測(cè)試參數(shù)

從測(cè)試數(shù)據(jù)看，窯尾C1出口平均溫度347℃，與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)線中控顯示溫度基本相符。對(duì)比投產(chǎn)近三個(gè)月來的窯尾預(yù)熱器C1出口溫度的長(zhǎng)趨勢(shì)記錄，發(fā)現(xiàn)窯尾C1出口溫度在325℃～345℃之間，由于此次標(biāo)定期間熟料fCaO偏高，窯投料量380t/h略低于投產(chǎn)近三個(gè)月來380～390t/h的平均水平，窯操作員有意提高溫度煅燒，所以造成了C1出口溫度較平時(shí)偏高。風(fēng)量與負(fù)壓基本與此時(shí)產(chǎn)量相符。

（2）窯尾C1出口管段廢氣成分測(cè)試數(shù)據(jù)

從測(cè)試數(shù)據(jù)來看，CO為0.01%，說明窯系統(tǒng)內(nèi)的燃料燃燒比較完全，O2含量基本正常。

2.3 煤磨及生料磨系統(tǒng)相關(guān)測(cè)試參數(shù)（見表4）

3 余熱電站配置方案

本生產(chǎn)線余熱電站由中材節(jié)能股份有限公司采用總承包方式建設(shè)，利用窯尾預(yù)熱器C1出口的廢氣設(shè)置一臺(tái)余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱SP爐），設(shè)計(jì)參數(shù)為359000m3（標(biāo)）/h-340℃±20℃。利用窯頭篦冷機(jī)二段篦床前、中部取出的廢氣設(shè)置一臺(tái)雙壓余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱AQC爐），設(shè)計(jì)參數(shù)為220000m3（標(biāo)）/h-380℃。發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置為1臺(tái)9MW補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)＋1臺(tái)10MW發(fā)電機(jī)，鍋爐主汽參數(shù)：1.35MPa－340℃～360℃；汽機(jī)主汽進(jìn)汽參數(shù)：1.25MPa－340℃±10℃，補(bǔ)汽參數(shù)為0.2MPa－150℃。在電站的總體配置上，堅(jiān)持“不以提高發(fā)電量而增加熟料生產(chǎn)熱耗”的原則，不采用抽取三次風(fēng)或窯頭罩等高溫風(fēng)進(jìn)行蒸汽過熱的手段。

余熱電站于2012年10月開工建設(shè)，2012年6月底建成投產(chǎn)。

4 電站投產(chǎn)初期效果

本余熱電站2012年5月底投產(chǎn)后，7月份即實(shí)現(xiàn)相對(duì)于窯系統(tǒng)的100%連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，8月和9月，余熱電站和回轉(zhuǎn)窯共同實(shí)現(xiàn)了連續(xù)兩個(gè)月100%運(yùn)轉(zhuǎn)。

從余熱電站投產(chǎn)后7月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)看，篦冷機(jī)去煤磨的熱風(fēng)溫度360℃～450℃，與1月份熱工標(biāo)定時(shí)的估算溫度基本相符，說明電站投運(yùn)沒有影響煤磨的烘干熱風(fēng)。窯尾C1出口溫度在320℃～340℃之間，較1月份熱工標(biāo)定時(shí)溫度低，也低于SP鍋爐的設(shè)計(jì)入口溫度，主要是因?yàn)楦G產(chǎn)量增加造成C1出口溫度降低。整個(gè)7月份，窯二次風(fēng)溫與電站投運(yùn)前相比，變化不大，但從窯頭篦冷機(jī)二段前、中部取出的AQC爐入口廢氣溫度卻在260℃～400℃之間大幅波動(dòng)且難以控制。因此7月份AQC爐入口廢氣溫度波動(dòng)幅度大且總體偏低，雖然余熱電站實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于窯系統(tǒng)的100%連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但月度熟料發(fā)電量只有30.1kWh/t，月平均發(fā)電功率7.51MW。

5 提高發(fā)電量的措施及效果

2012年7月底，我公司和中材節(jié)能公司對(duì)熟料生產(chǎn)線再次進(jìn)行了熱工標(biāo)定，標(biāo)定期間窯投料量在390t/h左右，折合熟料產(chǎn)量約5800t/d。經(jīng)過標(biāo)定，測(cè)算出SP鍋爐入口廢氣標(biāo)況風(fēng)量約為300000m3（標(biāo)）/h，SP鍋爐旁通處漏風(fēng)約為50000m3（標(biāo)）/h，SP鍋爐入口溫度325℃～335℃，AQC爐入口廢氣溫度在260℃～400℃之間波動(dòng)，廢氣風(fēng)量約為230000m3（標(biāo)）/h，AQC鍋爐旁通處漏風(fēng)約為50000m3（標(biāo)）/h，漏風(fēng)廢氣溫度120℃～160℃。因篦冷機(jī)尾部排出少量低溫廢氣，對(duì)余熱電站AQC爐蒸汽產(chǎn)量影響不大，所以通過本次標(biāo)定，雙方確定今后穩(wěn)定和提高余熱電站發(fā)電量的主要途徑是：

表5 2012年7-12月熟料產(chǎn)量和發(fā)電量統(tǒng)計(jì)表

（1）對(duì)SP鍋爐旁通閥進(jìn)行密封處理，減少旁通處漏風(fēng)，提高SP鍋爐蒸汽產(chǎn)量。

（2）通過調(diào)整生料配比、控制篦冷機(jī)料層等手段，提高篦冷機(jī)內(nèi)散熱效果，穩(wěn)定和提高AQC爐入口廢氣溫度。

經(jīng)過認(rèn)真分析，我公司技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槲夜?500t/d水泥熟料生產(chǎn)線所配置的篦冷機(jī)（第三代篦冷機(jī)，三段活動(dòng)篦床，九個(gè)風(fēng)室），冷卻面積達(dá)147m2，相對(duì)于5800t/d的熟料產(chǎn)量，篦冷機(jī)一、二段風(fēng)室風(fēng)機(jī)和固定篦梁充氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量足夠大，熟料在篦冷機(jī)一段已充分的散熱。要穩(wěn)定和提高AQC爐入口廢氣溫度，關(guān)鍵是在不影響窯二次風(fēng)溫的情況下，穩(wěn)定篦冷機(jī)一段篦床的料層，把熟料熱量往二段篦床后移。首先我們采用減少一段篦床充氣梁冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量和1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)風(fēng)室風(fēng)機(jī)風(fēng)量的辦法，取得了一定成效，但出窯熟料的短時(shí)變化很容易壓住一段篦床，且各風(fēng)室間有竄風(fēng)現(xiàn)象，一旦壓住一段篦床，調(diào)整周期則會(huì)很長(zhǎng)。后嘗試把一、二段篦床的各充氣梁冷卻風(fēng)機(jī)和一段篦床下的1號(hào)～3號(hào)風(fēng)室風(fēng)機(jī)的風(fēng)門恢復(fù)到100%開度，二段篦床下的4號(hào)～6號(hào)風(fēng)室風(fēng)機(jī)的變頻器恢復(fù)到50Hz，通過調(diào)篦床篦速穩(wěn)定料層和控制入AQC爐溫度，只通過調(diào)整三段篦床下的7號(hào)～9號(hào)風(fēng)室冷卻風(fēng)機(jī)的變頻器頻率控制出篦冷機(jī)的熟料溫度、維持窯頭罩壓力。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，最終確定了較合適的各風(fēng)室風(fēng)壓參數(shù)和篦冷機(jī)傳動(dòng)壓力控制參數(shù)。對(duì)我公司篦冷機(jī)來說，基本參數(shù)確定為1號(hào)風(fēng)室風(fēng)壓控制在7200～6800Pa，2號(hào)風(fēng)室風(fēng)壓控制在5500～6000Pa，4號(hào)和5號(hào)5723風(fēng)室風(fēng)壓控制在4700～4500Pa，篦冷機(jī)傳動(dòng)壓力控制在9.5～7.5MPa。各參數(shù)應(yīng)隨著生料成分、煤粉灰分成分、投料量等的變化適時(shí)調(diào)整?？偟膩碚f，篦冷機(jī)料層逐步穩(wěn)定，在不影響窯二次風(fēng)溫的情況下，AQC爐入口廢氣溫度基本在300℃～380℃間波動(dòng)且波動(dòng)頻率大大減少。

在篦冷機(jī)料層穩(wěn)定的情況下，我公司又從以下幾個(gè)方面來提高余熱電站發(fā)電量。

（1）控制熟料結(jié)粒，提高篦冷機(jī)中熟料的散熱效果。把熟料SM維持在2.6～2.7間，通過原料調(diào)配站γ-射線儀密切監(jiān)控原料SM的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，密切關(guān)注進(jìn)廠煤質(zhì)量的變化情況，對(duì)進(jìn)廠煤的質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)化學(xué)分析，每次原煤預(yù)均化堆場(chǎng)內(nèi)更換原煤堆區(qū)時(shí)根據(jù)煤質(zhì)的變化調(diào)整原料配料，最大限度地降低煤質(zhì)波動(dòng)對(duì)熟料結(jié)粒狀態(tài)的影響。

（2）改造篦冷機(jī)風(fēng)室密封，對(duì)風(fēng)室內(nèi)傳動(dòng)口改用金屬密封減少篦冷機(jī)風(fēng)室間竄風(fēng)，這對(duì)于穩(wěn)定篦冷機(jī)料層起到了很好的作用。

（3）改造煤磨烘干熱風(fēng)的取風(fēng)口，生產(chǎn)中篦冷機(jī)去煤磨的熱風(fēng)溫度為360℃～450℃，由于煤磨進(jìn)口摻冷風(fēng)后實(shí)際入磨風(fēng)溫不超過300℃即可保證系統(tǒng)用風(fēng)要求，從篦冷機(jī)至電收塵的風(fēng)管上增加一路風(fēng)管至煤磨，減少了原來從篦冷機(jī)二段篦床前部取風(fēng)口的取風(fēng)量，減少了煤磨進(jìn)口原冷風(fēng)閥的冷風(fēng)摻量，增加了窯頭AQC鍋爐的熱風(fēng)溫度。

（4）對(duì)窯尾SP爐旁通閥進(jìn)行密封處理，利用停機(jī)時(shí)間對(duì)SP爐旁通百葉閥的葉片邊沿加裝密封板以減少漏風(fēng)對(duì)SP爐蒸汽產(chǎn)量的影響。

在8月份以后的生產(chǎn)中，上述調(diào)整措施逐步落實(shí)，余熱發(fā)電量穩(wěn)步提高。我公司2012年7～12月熟料產(chǎn)量和發(fā)電量統(tǒng)計(jì)情況見表5。

從表5可以看出，通過上述提高余熱電站發(fā)電量的措施，窯頭AQC鍋爐的入口熱風(fēng)溫度逐步穩(wěn)定并提高，特別是9月份后，窯頭AQC鍋爐的入口熱風(fēng)溫度大多在300℃以上，波動(dòng)幅度減小，頻率變小，余熱電站發(fā)電量穩(wěn)步提高，平均發(fā)電功率達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)（設(shè)計(jì)指標(biāo)為8365kW），且二次風(fēng)溫同余熱電站投產(chǎn)前相比沒有下降，保持在1130℃～1200℃，說明沒有影響窯系統(tǒng)熱耗。

2013年，我公司繼續(xù)堅(jiān)持熟料生產(chǎn)線生料配料、工藝操作（尤其是篦冷機(jī)的操作）和余熱電站密切配合，保證了余熱電站的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)率，全年熟料發(fā)電量穩(wěn)定在33kWh/t以上。

TQ172.625.9

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1001-6171（2015）02-0091-03

中材羅定水泥有限公司，廣東羅定527219；

2014-07-23；編輯：孫娟