水泥窯純低溫余熱發(fā)電的改進(jìn)措施

白麗萍

摘 要：2004以來，我國才正式開始研究余熱發(fā)電技術(shù)，由于國家在產(chǎn)業(yè)政策上的積極支持，這幾年，國內(nèi)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)得到迅速發(fā)展。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，也出現(xiàn)了一些問題。本文通過分析，依據(jù)具體的生產(chǎn)情況，有針對(duì)性地提出了技術(shù)改進(jìn)措施，希望對(duì)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備改進(jìn)有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水泥工業(yè)；低溫；余熱發(fā)電

中圖分類號(hào)： YR10 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）25-243-2

0 引言

2004年以來，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)迅速在水泥、玻璃和鋼鐵等行業(yè)得到推廣，成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，為企業(yè)帶來了很好的節(jié)能減排效果和經(jīng)濟(jì)效益。水泥窯余熱發(fā)電普遍采用的熱力循環(huán)系統(tǒng)的基本形式有：單壓技術(shù)、閃蒸技術(shù)和雙壓技術(shù)三種。不管采用哪種熱力循環(huán)系統(tǒng)，都是希望充分利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢熱發(fā)電，“自產(chǎn)自用”，減少生產(chǎn)外購電量。但是大多數(shù)余熱電站的噸熟料發(fā)電量并不能達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，這其中有一些是生產(chǎn)中設(shè)備維護(hù)、與熟料線中控室協(xié)調(diào)不到位出現(xiàn)的問題。我公司現(xiàn)有兩條2500t/d新型干法熟料生產(chǎn)線，余熱發(fā)電項(xiàng)目于2009年正式投產(chǎn)，系統(tǒng)采用四爐一機(jī)的形式：在熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾分別設(shè)置AQC余熱鍋爐和SP余熱鍋爐各一臺(tái)，配套設(shè)置1×9MW補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)和一臺(tái)9MW發(fā)電機(jī)組。

1 余熱鍋爐存在的主要問題及改進(jìn)措施

1.1 鍋爐本體漏風(fēng)問題

若鍋爐密封不好，將使大量冷風(fēng)吸入爐內(nèi)，降低窯頭或窯尾鍋爐廢氣的溫度，使鍋爐產(chǎn)汽量和熱水溫度下降，影響了鍋爐的出力，而且還增加了窯頭排風(fēng)機(jī)或窯尾高溫風(fēng)機(jī)的電耗。

對(duì)余熱鍋爐的日常巡檢必須包括鍋爐本體漏風(fēng)點(diǎn)的檢查，我公司窯尾鍋爐曾出現(xiàn)過通風(fēng)梁周圍開焊漏風(fēng)；振打裝置密封布套破損造成冷風(fēng)進(jìn)入；鍋爐外保溫脫落使本體暴露在空氣中，散熱快，尤其冬季，受環(huán)境溫度影響較大，造成鍋爐出力變小。對(duì)這些問題，車間要及時(shí)查漏補(bǔ)缺，較好地解決了余熱鍋爐的漏風(fēng)問題，對(duì)窯生產(chǎn)運(yùn)行幾乎未產(chǎn)生不良的影響。

1.2 窯尾鍋爐積灰問題

從窯尾預(yù)熱器C1出口排出的廢氣內(nèi)主要含塵是生料，濃度一般為70～110g/m3，對(duì)爐內(nèi)管束的沖刷較小，但若積灰量過大，鍋爐廢氣阻力增加而影響水泥窯系統(tǒng)負(fù)壓，同時(shí)降低受熱管束對(duì)熱量的吸收，影響鍋爐產(chǎn)汽量和發(fā)電功率。

對(duì)窯尾鍋爐振打裝置的日常維護(hù)成為重中之重，必須保證每組振打按次序擊打，減少爐內(nèi)管道上積灰。大修時(shí)，要進(jìn)爐內(nèi)各層檢查喇叭口振打錘是否開焊、脫落，否則，即使振打裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常，擊打桿也不能敲擊到爐內(nèi)振打錘。

我公司在試生產(chǎn)期間，窯尾鍋爐沉降室內(nèi)積料結(jié)皮，下灰不暢，長時(shí)間積料，曾多次出現(xiàn)沉降室塌料的現(xiàn)象，引起高溫風(fēng)機(jī)跳停，窯系統(tǒng)被迫止料，且導(dǎo)致窯系統(tǒng)正壓，嚴(yán)重危及巡檢人員和設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。車間為此進(jìn)行技改，在鍋爐平臺(tái)上加裝一臺(tái)單電磁閥控制的空氣炮，將壓縮空氣管道接至鍋爐下料口上方，并根據(jù)鍋爐內(nèi)部積灰位置設(shè)計(jì)四個(gè)高壓進(jìn)風(fēng)口，利用PLC對(duì)空氣炮進(jìn)行控制，每15min進(jìn)行一次反吹風(fēng)，以加快鍋爐回灰的排放。

1.3 窯頭鍋爐磨損問題

窯頭AQC鍋爐因篦冷機(jī)冷卻熟料后排出的廢氣含量有硬度很高的熟料粉塵，為了減少對(duì)鍋爐過熱器層受熱管束的磨損，一般AQC爐內(nèi)管道上帶螺旋翅片管，減小風(fēng)的直接沖刷。管材選用耐磨的無縫鋼管，且鍋爐入口都設(shè)計(jì)沉降室，從篦冷機(jī)中前部引出管道，抽出400℃左右的廢氣送至沉降室，濾去大顆粒粉塵后再由管道引入AQC爐。熟料粉塵通過拉鏈機(jī)排入窯槽式輸送機(jī)料斗內(nèi)。

我公司兩條熟料線AQC沉降室分別為：一線窯頭是慣性力沉降室，處理煙氣量為130000Nm3/h。慣性力沉降室是一種能使含塵氣流中的法粒在煙氣以高速流動(dòng)急轉(zhuǎn)變向過程中，借助重力及慣性力而沉降下來的除塵裝置。二線窯頭是多層重力沉降室，處理風(fēng)量同一線，內(nèi)部設(shè)置多層水平布置隔板，沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向布置，是一種能使含塵氣流中的塵粒借助本身的重力作用而沉降下來的除塵裝置。

為了減少AQC爐內(nèi)管束的磨損，必須提高沉降室的捕集效率。具體方法：①降低室內(nèi)氣流速度；②降低沉降室高度；③增大沉降室長度。而實(shí)際使用效果中，該廠二線窯頭安裝的多層重力沉降室由于占地面積大，沉降室長，收塵效果要好。一線窯頭安裝的慣性力沉降室占地面積小，設(shè)備體積小，收塵效率比較低。建議建設(shè)單位面積允許的情況下，選擇空間大的多層重力沉降室要好。

1.4 窯頭篦冷機(jī)噴水的影響

隨著國家環(huán)保政策的嚴(yán)格要求，許多建材企業(yè)原來使用的電收塵排放顆粒物已不能達(dá)標(biāo)，紛紛改造為袋式除塵器，由于袋收塵所用濾袋對(duì)使用溫度有嚴(yán)格要求，入口風(fēng)溫不能超過200℃，在入口溫度超過160℃時(shí)，我廠篦冷機(jī)噴水系統(tǒng)會(huì)通過PLC程序控制進(jìn)行噴水降溫。這種操作直接導(dǎo)致含水分的熟料粉塵煙氣進(jìn)入AQC爐，使過熱器層和一級(jí)高壓蒸發(fā)器層管束的螺旋鰭形片內(nèi)被熟料顆粒堵死，嚴(yán)重影響了鍋爐熱吸收效率，降低了AQC鍋爐的出力，影響發(fā)電功率。

為了減少噴水次數(shù)，但又不造成收塵濾袋著火事故，我廠采取了如下措施：①在窯頭袋收塵入口煙道上安裝了冷風(fēng)閥，此冷風(fēng)閥由熟料中控室窯操作員控制。在遇到異常工況或緊急情況，入口溫度達(dá)到并超過200℃時(shí)，中控室應(yīng)及時(shí)跳停頭排風(fēng)機(jī)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)入口擋板，并打開冷風(fēng)閥門進(jìn)行應(yīng)急降溫，盡量減少使用噴水系統(tǒng)。②為了防止袋收塵器入口溫度出現(xiàn)假信號(hào)，溫度虛高引起篦冷機(jī)噴水系統(tǒng)運(yùn)行，在入口煙道測(cè)點(diǎn)安裝A與B兩支熱電偶，每個(gè)熱電偶均有擋風(fēng)罩進(jìn)行保護(hù)，熱電偶應(yīng)定期檢查并進(jìn)行更換。兩支熱電偶測(cè)量溫度實(shí)時(shí)對(duì)比，如兩者差值超過20℃，延時(shí)1min后，篦冷機(jī)噴水系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查兩支熱電偶的情況。

2 射水抽汽系統(tǒng)改造

射水抽汽器是發(fā)電維持凝汽器真空系統(tǒng)的重要部件，其維護(hù)或購買成本較高；另一方面，射水箱溢流排水量大，造成水資源浪費(fèi)；且外排水溫度高，不能直接作為循環(huán)水池補(bǔ)水，需經(jīng)污水站二次處理，造成水處理費(fèi)用增加。因此，我公司決定采用高效率的節(jié)能裝置—油環(huán)真空裝置取代射水抽汽系統(tǒng)。

油環(huán)真空泵組所有部件均成套組成在一個(gè)公用底座上，放置于靠近抽真空管道的位置。在凝汽式汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，從射水抽汽器前端抽真空管道上引出一根抽汽管并在管道上安裝截止閥（型號(hào)：J41H-16 DN100）。抽汽管與前置冷卻器連接安裝。油環(huán)真空泵組的進(jìn)汽管與前置冷卻器連接安裝。前置冷卻器回收水管與熱井連接。冷卻進(jìn)水總管可以連接至循環(huán)水進(jìn)水管，也可以連接至工業(yè)水進(jìn)水管上。為了提高夏季冷卻效果，最好接到工業(yè)水進(jìn)水管上。冷卻進(jìn)水總管分別與前置冷卻器和油箱冷卻器連接，作為冷卻水進(jìn)水管；出水管連接到循環(huán)水回水管，最終回到循環(huán)水池。管道安裝流程見圖1。

原射水抽汽系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備是兩臺(tái)射水泵電動(dòng)機(jī)，一用一備?，F(xiàn)在新安裝的油環(huán)真空泵組動(dòng)力設(shè)備是兩臺(tái)真空泵電動(dòng)機(jī)，一用一備。所以節(jié)電效益就是兩種泵電動(dòng)機(jī)功率對(duì)比。參數(shù)對(duì)比見表1。

將現(xiàn)射水抽汽系統(tǒng)改造為油環(huán)真空泵組后，合計(jì)每年節(jié)省費(fèi)用約12.7萬元，少開采地下水近6萬噸。

3 結(jié)束語

本文提出了水泥窯純低溫余熱發(fā)電生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，并有針對(duì)性的采取了技改等措施，達(dá)到了正常生產(chǎn)、節(jié)能減排的目的，希望能供同行共同討論，優(yōu)化余熱發(fā)電生產(chǎn)，使噸熟料電耗和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。