水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)改造

張濤，張康，張巖彬，賀世愛

我公司在2008年開始建設(shè)余熱發(fā)電項目，并于2009年初投產(chǎn)。四爐兩機的配備，機組額定容量9MW，年發(fā)電5000萬kWh，滿足公司自用電量的25%，相當于節(jié)約2萬噸標煤，減排5萬噸CO2。同時又解決了員工取暖、洗浴、做飯等需要，完全取代了燃煤鍋爐，每年可節(jié)約1500t標煤。項目的成功運行，不僅有力地提高了能源的利用率，而且保護了環(huán)境。本公司余熱發(fā)電系統(tǒng)已成功運行3年時間，在此，根據(jù)我們所做的一些具體工作，談一下提高水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性以及提高效率的措施。

1 汽輪機組汽水系統(tǒng)的改造

我公司余熱發(fā)電的主蒸汽系統(tǒng)，采用母管制，AQC和SP鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽匯總到主蒸汽集箱，再通過主蒸汽集箱分配到每臺汽輪機組。鍋爐過熱器管道為?219mm，原設(shè)計的主蒸汽疏水管路和疏水閥為? 25mm，嚴重制約了暖管質(zhì)量，延長了暖管時間。我們將主蒸汽疏水管路和疏水閥改為?50mm，改造后，很大程度上縮短了暖管時間，暖管質(zhì)量也得到提高。鍋爐暖管時間從原來的3h縮短至1.5h，縮短并爐時間，提前發(fā)電1.5h，按照每小時7500kW負荷計算，每次并爐，每臺鍋爐可以多發(fā)電3000kWh，且減少了蒸汽的外排，對環(huán)境保護做出了貢獻。

2 汽輪機本體的改造

（1）我公司1號汽輪機在日常運行時存在低負荷波動現(xiàn)象，調(diào)節(jié)油壓也隨之波動，主油泵出口壓力偏低。解體油動機后，發(fā)現(xiàn)油動機回油和錯油門回油互通，回油互通導致調(diào)節(jié)油通過錯油門回油泄油，調(diào)節(jié)油壓降低，這就造成二次油壓波動現(xiàn)象的發(fā)生，從而導致汽輪機在低負荷的情況下波動。

經(jīng)與汽輪機制造廠家聯(lián)系，此缺陷為加工制造缺陷。我們在油動機和錯油門的接合面焊接一塊小鐵板，增加密封面寬度至15～20mm，手工修平，保證油動機工作正常，把油動機和錯油門的回油分開。改造后，不再發(fā)生調(diào)節(jié)油泄壓的問題，徹底解決了油動機和錯油門回油互通的問題，從而確保了機組的安全經(jīng)濟運行。

（2）解體兩臺汽輪機自動主汽門，發(fā)現(xiàn)自動主汽門法蘭盤墊片損壞嚴重，此法蘭墊片原為普通的金屬墊。另外，在汽輪機揭缸后，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)級、第一、第二和第三壓力級的葉片損壞，分析葉片損壞的原因，主要是由自動主汽門的法蘭盤墊片損壞后進入汽輪機通流部分所致。

自動主汽門在運行中漏氣也是由法蘭盤墊片損壞造成的，進入汽輪機的主蒸汽壓力就會降低，影響機組的經(jīng)濟運行，減少發(fā)電量。同時此法蘭盤墊片損壞后，時刻威脅著現(xiàn)場工作人員的人身安全和設(shè)備安全。由于自動主汽門的結(jié)構(gòu)所致，市場上普通的法蘭盤墊不適合在此處使用，我們制作了合金齒形墊，合金齒形墊材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti（不銹鋼），從而徹底消除了此設(shè)備制造缺陷，既保證了機組的安全經(jīng)濟運行，又保證了現(xiàn)場工作人員的人身安全。

（3）汽輪機的真空度是影響汽輪機經(jīng)濟有效運行的主要原因，2號汽輪機在揭蓋后，發(fā)現(xiàn)上汽封壓蓋尺寸不合適，存在松動現(xiàn)象，壓蓋的松動造成上汽封密封不嚴、汽封漏氣，在一定程度上影響了機組的真空。我們重新加工了定位銷，安裝后上汽封密封牢固，降低了汽輪機的排汽壓力，從而保證了機組的運行真空。

汽輪機本體的改造，處理的大多是設(shè)備在制造過程中，因為加工精細度引起的缺陷，這些缺陷的存在，很大程度上影響機組安全有效運行，通過技改，在一定程度上解決了這些問題。

3 鍋爐部分的改造

3.1 AQC鍋爐入風口管道改造

AQC鍋爐煙風進口管道磨損嚴重，存在漏風現(xiàn)象。漏風造成鍋爐的進出口煙風壓力差變小，鍋爐的進風量變小，從而AQC鍋爐的產(chǎn)汽量和蒸汽品質(zhì)都有所降低。

我們根據(jù)現(xiàn)場管路的尺寸，重新制作了管道，并在管道內(nèi)部打上澆注料，徹底避免了管道磨損漏風現(xiàn)象的發(fā)生，鍋爐的進出口壓力差得以提高，在一定程度上提高了鍋爐的熱效率。

3.2 對四臺余熱鍋爐鍋爐實施外部保溫

四臺鍋爐在冬季運行困難，鍋爐整體散熱嚴重，損失了不少熱能，鍋爐的熱利用率降低，從而減少了發(fā)電量。而且由于嚴寒使部分儀器儀表凍壞，增加了維修成本。

我們投資近80萬元，對四臺余熱鍋爐外壁做整體保溫，利用鍋爐自身散發(fā)的熱保護儀器儀表。此項工作完成后，儀表損壞數(shù)量減少，熟料發(fā)電量提高了1.12kWh/t。根據(jù)公司的實際生產(chǎn)水平，每天生產(chǎn)熟料5000t計算，每天可多發(fā)電5600kWh，每月多發(fā)電168000kWh，全年多發(fā)電約184800kWh，按照工業(yè)用電0.662元/度計算，每年可增加效益120萬元，投資在當年就可回收，降低了公司運營成本，達到了節(jié)能減排的目的。

3.3 提高SP鍋爐強制循環(huán)泵的流量和揚程

我公司的SP鍋爐是臥式鍋爐，介質(zhì)需要強制循環(huán)，強制循環(huán)泵的性能直接關(guān)系到SP鍋爐的效率。我們加大強制循環(huán)水泵電機功率，從原來的55kW提高至75kW；對強制循環(huán)泵的葉輪進行改造，增大葉片間隙。通過這兩項改造，提高了SP鍋爐強制循環(huán)水泵的揚程、泵的出口壓力和泵的流量，從而提高了窯尾鍋爐的產(chǎn)汽量和蒸汽品質(zhì)。

3.4 SP鍋爐內(nèi)部加擋風板

由于SP鍋爐的介質(zhì)是強制循環(huán)，介質(zhì)在對流管束內(nèi)流動，對流管束底部有“U”型彎頭，這些彎頭暴露在煙氣中，受到煙氣沖刷，存在磨損現(xiàn)象，容易造成彎頭損壞，從而發(fā)生爆管事故。我們在靠近彎頭的地方加上擋風板，使煙氣不直接吹向彎頭，對彎頭起到保護作用，提高了鍋爐運轉(zhuǎn)率和發(fā)電量。

4 結(jié)語

無論是汽輪機組汽水系統(tǒng)的改造、汽輪機本體的改造,還是鍋爐的改造，這些技改投入成本不大，得到的回報卻很大。不但取得了經(jīng)濟效益，還為環(huán)境保護起到了一定作用。余熱發(fā)電是水泥窯節(jié)能減排的重要項目，其效率的提高能夠為公司降低生產(chǎn)經(jīng)營成本做出重大貢獻。■