余熱發(fā)電運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)交流

朱永禮

（安徽海螺水泥股份有限公司，安徽 蕪湖 241070）

我公司現(xiàn)有2×5000t/d 熟料生產(chǎn)線，配套2×9MW兩爐一機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，通過加強(qiáng)現(xiàn)場管理、優(yōu)化工藝操作，實(shí)施技改技措，從大系統(tǒng)平衡角度將窯系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度挖掘潛能，在熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗逐年下降前提下，余熱發(fā)電量不斷提升，收到了明顯管理成效。本文對我公司在發(fā)電運(yùn)行管理上一些好的做法和有益嘗試進(jìn)行總結(jié)，以促進(jìn)行業(yè)間技術(shù)交流。

1 合理控制省煤器出口溫度，提高蒸汽量與溫度

1.1 省煤器出口溫度與鍋爐水焓值的關(guān)系（見圖1）

1.2 提高省煤器出口溫度的必要性

在發(fā)電鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中，我們把省煤器出口溫度偏高控制，控制在185℃左右，不超過188℃。理論上（見圖1）省煤器焓值利用率會下降，但實(shí)際證明，這樣不僅不會影響鍋爐安全運(yùn)行，而且提高蒸發(fā)器與過熱器焓值的利用，較好的提高了鍋爐蒸發(fā)量與蒸汽溫度。

實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐給水泵出口壓力正常運(yùn)行時(shí)一般在2～2.3MPa之間，為保證鍋爐安全運(yùn)行，必須保證補(bǔ)給水省煤器出口溫度低于其相應(yīng)壓力下的飽和溫度，以防止汽塞。在2MPa時(shí)水的飽和溫度為212.42℃。余熱發(fā)電窯頭鍋爐省煤器屬于非沸騰式的省煤器，其出口溫度有上限控制（即要低于飽和溫度20度即212.42-20=192.42℃），沒有下限規(guī)定。因此當(dāng)省煤器溫度不超過192℃時(shí)，鍋爐運(yùn)行是完全安全的。

1.3 提高省煤器出口溫度的實(shí)際效果

提高省煤器出口溫度有利于汽包補(bǔ)給水焓值利用率的提高，較好的提升了汽包與蒸發(fā)器中飽和蒸汽的產(chǎn)生，在同等工況下產(chǎn)生更多的過熱蒸汽，從而使得單位時(shí)間內(nèi)更多的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做工。

根據(jù)我公司實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)論：在鍋爐廢氣入口風(fēng)溫、風(fēng)量和出、入口負(fù)壓相同的情況下，省煤器出口溫度在175～185℃時(shí)，每增加1℃，AQC鍋爐蒸發(fā)量增加0.01t/h左右，PH鍋爐蒸發(fā)量增加0.02t/h左右。按汽輪機(jī)耗氣量為0.005t/kWh，省煤器出口溫度控制在182℃時(shí)比170℃時(shí)，每小時(shí)可多發(fā)120kWh，日發(fā)電量可增加2880kWh。

2 調(diào)節(jié)模式的選擇與主蒸汽壓力的控制

2.1 控制模式的選擇與依據(jù)

我公司控制方式為閥位閉環(huán)控制模式，目的是避開因鍋爐負(fù)荷大幅度波動時(shí)高調(diào)門的PID調(diào)節(jié)過程與動作滯后，主汽壓短時(shí)間內(nèi)的過高或過低影響大系統(tǒng)的效能發(fā)揮與鍋爐補(bǔ)水的平衡難度，制約最大限度的利用好余熱做功。

2.2 采用閥位閉環(huán)控制模式的實(shí)效

采用閥位閉環(huán)控制的控制模式，也就是通常說的人工調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率。通過實(shí)際測算，本控制方法在窯運(yùn)行不穩(wěn)定或鍋爐出力不足時(shí)，能減少發(fā)電機(jī)波動，在同等外部工況下，日增加發(fā)電量約2000度；在外部工況同等運(yùn)行條件下，通過班組與班組間發(fā)電量比較，可以分析出各當(dāng)班操作員履職情況，當(dāng)大窯出現(xiàn)突然止料或減產(chǎn)引起的鍋爐水位失真及負(fù)荷大幅度波動時(shí)，通過手動調(diào)節(jié)機(jī)組入口高調(diào)門開度，解決了因電控系統(tǒng)中PID調(diào)節(jié)相對滯后造成的機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行不受控，杜絕了鍋爐超壓或干燒故障的發(fā)生，最大限度確保了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 蒸汽管道互通應(yīng)用

為減少機(jī)組非正常停機(jī)次數(shù)和時(shí)間，提高發(fā)電運(yùn)行效率，我公司在兩套機(jī)組主蒸汽管道之間增設(shè)一根“并聯(lián)管道”， 利用蒸汽管道的互通，不僅對兩機(jī)組運(yùn)行時(shí)的發(fā)電量進(jìn)行平衡，而且當(dāng)某機(jī)組出現(xiàn)短暫因窯故障需要解列時(shí)，可利用蒸汽互通來維持機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行避免機(jī)組解列。所以蒸汽管道的并聯(lián)互通，為一、二期機(jī)組的高效、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

3.1 蒸汽管道互通簡介及前提條件

蒸汽管道互通主要應(yīng)用于相鄰的兩臺機(jī)組，通過蒸汽互通可以有效平衡兩臺機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，提高蒸汽利用率和減少機(jī)組因窯短時(shí)間故障而造成解列停機(jī)。蒸汽管道互通技改應(yīng)具備以下條件：一是蒸汽管道距離較近，建議100米范圍內(nèi)；二是實(shí)施蒸汽互通時(shí)，必須一并考慮到純水互通，滿足系統(tǒng)汽水平衡；三是根據(jù)兩臺機(jī)組運(yùn)行實(shí)際情況，決定是否有必要互通，蒸汽互通有一定風(fēng)險(xiǎn)。蒸汽管道互通示意見圖2。

3.2 蒸汽管道互通方式及施工注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)：實(shí)施互通技改要有設(shè)計(jì)部門進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，主要是考慮到管道支架、疏水、自然補(bǔ)償?shù)纫蛩兀?/p>

尺寸：根據(jù)蒸汽互通量的大小，互通管道管徑選擇應(yīng)適當(dāng)，我公司管道直徑80～100mm，用三通做接口，不能在蒸汽管道上直接開孔焊接；

閥門：不安裝蒸汽互通旁路閥，在互通管道上安裝兩個(gè)手動截止閥或安裝一個(gè)電動調(diào)節(jié)閥和前后手動截止閥；

檢測：在互通管道兩端增加壓力表，便于現(xiàn)場查看運(yùn)行壓差，管道中部安裝溫度計(jì)。

3.3 蒸汽管道互通 優(yōu) 缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)組正常運(yùn)行中可以合理平衡兩臺機(jī)組發(fā)電量；當(dāng)某臺機(jī)組因窯故障臨停降負(fù)荷時(shí)，可以利用另一臺機(jī)組蒸汽互通來維持該機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，避免機(jī)組解列；當(dāng)某臺機(jī)組因輔機(jī)設(shè)備故障須強(qiáng)制性降負(fù)荷時(shí)，可利用蒸汽互通將蒸汽導(dǎo)入到另一臺機(jī)組，提高蒸汽利用率減少甩爐。例如：當(dāng)一線機(jī)組冷卻風(fēng)扇故障須降負(fù)荷時(shí)，可將蒸汽導(dǎo)入到另一臺機(jī)組，故障輔機(jī)的機(jī)組可以不必甩爐或小幅度甩爐；當(dāng)兩臺機(jī)組都計(jì)劃停機(jī)檢修結(jié)束，機(jī)組開機(jī)時(shí)間間隔不長時(shí)，可利用先開機(jī)組的蒸汽來對后開機(jī)機(jī)組進(jìn)行暖管（不可用來暖機(jī)和沖轉(zhuǎn)），減少后開機(jī)機(jī)組暖管時(shí)間。

缺點(diǎn)：蒸汽互通后，單臺機(jī)組系統(tǒng)水消耗量無法準(zhǔn)確計(jì)算；蒸汽互通后，若壓差控制不當(dāng)易產(chǎn)生水擊，沖向壓力低一側(cè)機(jī)組（互通管道越長越容易發(fā)生）；蒸汽互通運(yùn)行后，若某臺機(jī)組突發(fā)跳停故障，大量高壓蒸汽將通過互通管道沖入到另一臺機(jī)組，引起機(jī)組超負(fù)荷。

蒸汽管道互通后，蒸汽流量及蒸汽溫度的變化見圖3、圖4。

3.4 蒸汽管道互通運(yùn)行注意事項(xiàng)

（1）互通管道投入前中控與現(xiàn)場及中控兩操作員之間必須保持好聯(lián)系，然后充分暖管，將管道內(nèi)積水全部排出，暖管結(jié)束后開啟互通閥初期應(yīng)緩慢，同時(shí)中控操作員應(yīng)嚴(yán)密觀察汽輪機(jī)各參數(shù)，如主汽壓力、負(fù)荷、振動、軸向位移及推力瓦溫度等；

（2）蒸汽管道互通運(yùn)行時(shí)，必須始終保持兩臺機(jī)組主蒸汽之間存在壓差，建議壓差控制在0.02～0.03之間或更高。當(dāng)機(jī)組因窯工況發(fā)生變化，主蒸汽壓力降低或升高時(shí)，操作員要及時(shí)作出調(diào)整，不允許出現(xiàn)兩端主蒸汽壓力持平現(xiàn)象；

（3）為平衡兩臺機(jī)組發(fā)電機(jī)負(fù)荷為目的而投入蒸汽互通管道的，建議互通閥適當(dāng)開小，若開度過大，當(dāng)某臺機(jī)組發(fā)生跳停故障時(shí)大量蒸汽會涌入到另一臺機(jī)組，有可能會發(fā)生機(jī)組過負(fù)荷跳停；

（4）當(dāng)某臺機(jī)組鍋爐發(fā)生滿水造成蒸汽帶水或主蒸汽參數(shù)不合格時(shí)嚴(yán)禁投入蒸汽互通管道，已經(jīng)投入的必須及時(shí)關(guān)閉互通閥；

（5）蒸汽互通投入運(yùn)行后，還應(yīng)關(guān)注機(jī)組汽水平衡情況，若機(jī)組供汽量過大，可能會造成凝汽器補(bǔ)水困難和凝汽器滿水故障；

（6）當(dāng)蒸汽互通投入運(yùn)行后，若某臺機(jī)組因窯臨停須解列時(shí)，可以利用蒸汽互通來短時(shí)間維持機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行，不可長時(shí)間維持機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，防止窯恢復(fù)正常運(yùn)行后，帶鍋爐時(shí)不合格蒸汽沖入汽輪機(jī)，造成設(shè)備損壞；

（7）蒸汽互通投入運(yùn)行后，為了能夠準(zhǔn)確計(jì)算出兩臺機(jī)組純水消耗量，建議定期關(guān)閉蒸汽互通閥，然后單獨(dú)計(jì)算機(jī)組純水消耗量；

（8）互通管道退出不用時(shí)，必須將互通閥關(guān)死，否則管道內(nèi)積水將會沖擊到壓力低一側(cè)機(jī)組，發(fā)生水擊。

4 操作與現(xiàn)場管理

4.1 發(fā)電操作員積極與窯、磨操作員協(xié)調(diào)溝通，堅(jiān)持“四操一體化”操作思路

窯系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，窯尾鍋爐較為穩(wěn)定，而窯頭鍋爐由于設(shè)置有篦冷機(jī)系統(tǒng)操作，可協(xié)調(diào)性較大。窯系統(tǒng)操作中，篦冷機(jī)厚料層控制，提高一段篦速、增大一段冷卻風(fēng)量，減少二段或三段風(fēng)量，不僅有助于提高出窯熟料急劇冷卻效果，且進(jìn)入AQC鍋爐的風(fēng)溫也得到提高，從而提高熱風(fēng)的利用率。

AQC鍋爐溫度過低時(shí)，采取小開度開旁路擋板提高鍋爐廢氣入口風(fēng)溫，達(dá)到提高鍋爐蒸發(fā)量的目的。例如：篦冷機(jī)平穩(wěn)操作前提下，AQC鍋爐入口風(fēng)溫小于330℃時(shí)，開5%旁路可提高入口風(fēng)溫10℃左右，蒸汽量提高1t/h。 維持較高的汽輪機(jī)入口蒸汽溫度有利于保證機(jī)組運(yùn)行效率 ，當(dāng)汽輪機(jī)入口溫度330℃時(shí)比320℃時(shí)每千克蒸汽的熱焓增加20.82kJ ，按100t/h的蒸汽量計(jì)算，每小時(shí)可多發(fā)200kWh左右。我公司主要從窯頭鍋爐入手來維持較高的主蒸汽溫度。

4.2 重視AQC鍋爐運(yùn)行管理，提高主蒸汽流量、溫度，從而提高發(fā)電量

從余熱發(fā)電兩臺鍋爐運(yùn)行統(tǒng)計(jì)看，AQC鍋爐能否正常出力或超負(fù)荷運(yùn)行，對發(fā)電系統(tǒng)出力至關(guān)重要。為此要加強(qiáng)窯頭冷卻機(jī)工藝和發(fā)電的聯(lián)動操作，提高入口廢氣溫度到合理區(qū)間，并保持其穩(wěn)定，尤其是要避免溫度低而甩爐的現(xiàn)象出現(xiàn)。主蒸汽流量、主蒸汽溫度與發(fā)電功率關(guān)系見圖5、圖6。

4.3 優(yōu) 化工藝操作，減少機(jī)組暖管、暖機(jī)時(shí)間

我公司發(fā)電機(jī)組暖機(jī)操作采用結(jié)合電廠“滑參數(shù)啟動”的操作方式，大大縮短了系統(tǒng)的升溫、升壓過程。通過實(shí)踐證明，此項(xiàng)優(yōu)化操作，既節(jié)約了機(jī)組的啟動時(shí)間也為設(shè)備的安全運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。機(jī)組啟動時(shí)間的縮短，直接提高了機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率和發(fā)電量。

4.4 治理系統(tǒng)漏風(fēng)，提高鍋爐輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行效果，提升鍋爐換熱效率

我公司采取了內(nèi)漏和外漏同步整治措施，內(nèi)漏方面主要做好了，鍋爐擋板漏風(fēng)，治理，對所有鍋爐擋板進(jìn)行三對應(yīng)檢查，防止擋板開、關(guān)不到位；外漏方面主要做風(fēng)管、法蘭、鍋爐本體以及人孔門密封處理。今年利用系統(tǒng)檢修機(jī)會，對PH鍋爐旁路漏風(fēng)進(jìn)行整治，治理后PH鍋爐運(yùn)行效率明顯上升，鍋爐蒸發(fā)量由檢修前的16.8t/h上升到21.7t/h左右，鍋爐入口溫度也較檢修前304.9℃上升了4.9℃。

4.5 加強(qiáng)真空管理，提高發(fā)電量

注重冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)管理，通過嚴(yán)格控制各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，避免系統(tǒng)管道結(jié)垢，確保凝汽器的換熱效率；增設(shè)凝汽器膠球清洗裝置，確保凝汽器端差維持在5～8℃最佳范疇內(nèi)，提高凝汽器真空度；加強(qiáng)對凝汽器及管道漏點(diǎn)的檢查，確保凝汽器及管道密閉可靠。真空度與發(fā)電功率關(guān)系曲線見圖7。

4.6 規(guī)范發(fā)電日常檢修管理，利用每次檢修機(jī)會全面對真空系統(tǒng)進(jìn)行漏點(diǎn)排查

對于直接影響到汽輪機(jī)做功效率的關(guān)鍵設(shè)備—凝汽器，除了關(guān)注冷卻水結(jié)垢影響外，還要注重對凝汽器的密閉性進(jìn)行重點(diǎn)檢查。對于凝汽器密閉性的檢查主要通過機(jī)組檢修時(shí)，對凝汽器進(jìn)行滿水試驗(yàn)來檢驗(yàn)?zāi)飨到y(tǒng)是否有泄漏，并且對每次檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。如果在檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有漏點(diǎn)，必須立即給予治理，確保凝汽器密閉可靠；

4.7 加強(qiáng)水質(zhì)管理，保證鍋爐安全運(yùn)行

加強(qiáng)化水、凝結(jié)水、爐水指標(biāo)的控制和管理，確保在線檢測儀表能正常檢測，做到定期取樣、化驗(yàn)比對，防止鍋爐水質(zhì)不達(dá)標(biāo)而引起的化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鍋爐受熱面爆管。主要做法是：制定具有實(shí)際操作性的水質(zhì)指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)和藥品管理辦法，明確各級管理人員的工作職責(zé)和水質(zhì)控制目標(biāo)；工藝技術(shù)人員定期對手測水質(zhì)儀表進(jìn)行校驗(yàn)，確保水質(zhì)儀表工作穩(wěn)定；電氣專業(yè)人員定期對在線檢測儀表進(jìn)行維護(hù)和校驗(yàn)，并對現(xiàn)場巡檢人員是否對儀表參數(shù)隨意設(shè)定或隨意操作進(jìn)行檢查，杜絕儀表操作隨意性；工藝管理人員定期或不定期對現(xiàn)場人員巡檢質(zhì)量進(jìn)行檢查，主要包括對現(xiàn)場鍋爐連排量、試樣水溫控制以及加藥泵運(yùn)行等情況進(jìn)行檢查，確保水質(zhì)系統(tǒng)運(yùn)行控制穩(wěn)定；按照水質(zhì)管控流程，每日對系統(tǒng)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，對異常情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和處理，確保系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定受控。