水泥回轉(zhuǎn)窯孤網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)探討

王巧林

與水泥窯配套的余熱發(fā)電系統(tǒng)，僅可提供水泥生產(chǎn)線總用電量的30%左右的電量，水泥窯生產(chǎn)用電仍然主要依賴于外網(wǎng)供電。當(dāng)供電局進(jìn)行停電檢修時(shí)，水泥回轉(zhuǎn)窯就不得不停止正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致窯熱工制度的穩(wěn)定性被破壞，制約了水泥窯系統(tǒng)正常生產(chǎn)。如果在外網(wǎng)供電中斷的情況下，輔助以孤網(wǎng)運(yùn)行，將有利于回轉(zhuǎn)窯熱工制度穩(wěn)定，可以減少熱工波動(dòng)，對減少耐火材料消耗和降低生產(chǎn)成本有著重要意義。經(jīng)筆者與多家水泥公司深入研究探討，最終制定了孤網(wǎng)運(yùn)行方案及詳細(xì)的措施，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，大大提高了回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的穩(wěn)定性，節(jié)約了成本，降低了能耗。

1 人員準(zhǔn)備

為確保孤網(wǎng)成功運(yùn)行，要組織好專業(yè)精干力量，包括機(jī)械、電氣、工藝、操作、余熱及后勤保障等人員，明確分工，密切配合。電氣人員負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)外線停送電及孤網(wǎng)轉(zhuǎn)換、全廠負(fù)荷控制等；余熱發(fā)電人員負(fù)責(zé)有效地控制發(fā)電量，保證用電質(zhì)量等；中控室人員負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)相關(guān)設(shè)備開停，保障回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的供電負(fù)荷，確?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，并合理控制余熱鍋爐進(jìn)口溫度、發(fā)電量等；其他人員負(fù)責(zé)保障運(yùn)行等相關(guān)工作。

2 發(fā)電量與用電負(fù)荷的核算

為了確保水泥窯孤網(wǎng)運(yùn)行的安全平穩(wěn)，事先必須嚴(yán)格核算窯系統(tǒng)運(yùn)行所需要的用電負(fù)荷，當(dāng)窯系統(tǒng)供電不足時(shí)，停止原料磨系統(tǒng)和水泥磨系統(tǒng)設(shè)備供電。為了避免在孤網(wǎng)運(yùn)行的過程中出現(xiàn)用電負(fù)荷大起大落的現(xiàn)象，需注意間歇運(yùn)行設(shè)備的開啟運(yùn)行（如原煤取料系統(tǒng)）。孤網(wǎng)運(yùn)行前，全部設(shè)備均需正常開啟，即使空載也需要保持運(yùn)行狀態(tài)；提前安排好調(diào)峰設(shè)備，以備使用；用電負(fù)荷確定后，對發(fā)電量進(jìn)行分析預(yù)判，確保發(fā)電量能夠滿足設(shè)備用電需要。

3 關(guān)鍵操作步驟

3.1 回轉(zhuǎn)窯的必要操作

水泥窯余熱發(fā)電的全部能量均來源于窯系統(tǒng)的余熱，窯系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)對余熱供給影響很大，當(dāng)窯運(yùn)行出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)就會導(dǎo)致余熱供給不穩(wěn)，繼而造成發(fā)電量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，可能導(dǎo)致整個(gè)孤網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行失去平衡。為此，首先應(yīng)確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，及時(shí)排除隱患，避免孤網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)設(shè)備跳?；蚬收贤C(jī)；其次，應(yīng)確保窯頭窯尾煤量、投料量、系統(tǒng)用風(fēng)、窯速穩(wěn)定，保障窯內(nèi)煅燒溫度穩(wěn)定；最后，應(yīng)保證篦床速度穩(wěn)定及料層厚度穩(wěn)定，進(jìn)而保障二、三次風(fēng)溫穩(wěn)定；同時(shí)，制定必要的應(yīng)急操作方案，確保廢氣余熱溫度和廢氣量穩(wěn)定。

3.2 余熱發(fā)電的必要操作

發(fā)電系統(tǒng)操作人員應(yīng)與窯系統(tǒng)操作人員、電氣維護(hù)人員等及時(shí)溝通，合理調(diào)整操作參數(shù)，保證發(fā)電電源質(zhì)量。具體做法是：

（1）當(dāng)發(fā)電量大于用電量時(shí)，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使其保持在3 000r/min（確保頻率穩(wěn)定）。隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，汽輪機(jī)用氣量減少，鍋爐汽包壓力增大，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)開啟鍋爐排氣閥，保證鍋爐的安全運(yùn)行，或啟動(dòng)相關(guān)調(diào)峰設(shè)備。

（2）當(dāng)發(fā)電量小于用電量時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)操作人員應(yīng)及時(shí)通知窯系統(tǒng)操作人員，降低篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，減少冷風(fēng)的摻入，從而提高入窯頭鍋爐溫度，提高發(fā)電量；也可通過降低煤磨排風(fēng)機(jī)頻率，適當(dāng)降低煤磨產(chǎn)量，從而降低用電負(fù)荷；或者停運(yùn)相關(guān)調(diào)峰設(shè)備。

3.3 孤網(wǎng)運(yùn)行的必要操作

（1）外網(wǎng)預(yù)約停電前，需保證窯頭和窯尾煤粉倉料位達(dá)90%左右，使煤磨處于低產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（2）斷開非必要運(yùn)行設(shè)備的用電，降低系統(tǒng)用電量。

（3）將余熱發(fā)電量調(diào)整到滿足系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)電量以上，將總降和余熱發(fā)電電壓調(diào)整至需用電壓。

（4）總降值班人員需密切觀察窯系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷情況，當(dāng)實(shí)時(shí)負(fù)荷＞1 000kW時(shí)，果斷退出外網(wǎng)，進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行模式（該操作需提前于外網(wǎng)斷電，以防孤網(wǎng)運(yùn)行失敗時(shí)，為外網(wǎng)重啟設(shè)備留足時(shí)間）。

（5）孤網(wǎng)運(yùn)行以確保發(fā)電量為前提，不過度追求窯的產(chǎn)量。余熱發(fā)電和窯操作人員應(yīng)密切配合，確保余熱發(fā)電電壓在系統(tǒng)運(yùn)行要求電壓以上，頻率在要求頻率以上。

（6）當(dāng)發(fā)電電壓和頻率（頻率是關(guān)鍵）確實(shí)調(diào)整不上去時(shí)，應(yīng)及時(shí)、果斷停止煤磨運(yùn)行，利用煤粉倉的存量，繼續(xù)維持窯系統(tǒng)運(yùn)行若干小時(shí)。煤磨停運(yùn)后，窯操作人員應(yīng)密切關(guān)注煤粉的存量，在煤粉耗盡前，走空輸送系統(tǒng)。煤磨停運(yùn)后在電壓和頻率上調(diào)前，不再啟動(dòng)，以避免窯系統(tǒng)電壓波動(dòng)，造成窯系統(tǒng)停機(jī)。

（7）外網(wǎng)來電后，正常操作站內(nèi)主變壓器帶電，通知生產(chǎn)人員。

（8）生產(chǎn)人員接到外網(wǎng)恢復(fù)正常供電的通知后，及時(shí)組織停窯，將余熱發(fā)電退出運(yùn)行。

（9）余熱發(fā)電退出運(yùn)行后，盡快恢復(fù)站內(nèi)主變壓器向各車間送電（特別強(qiáng)調(diào)，若總降尚未同期裝置，不得在外網(wǎng)來電后直接與余熱發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行）。

（10）各支路送電完成后，生產(chǎn)系統(tǒng)按正常順序恢復(fù)正常生產(chǎn)，余熱發(fā)電滿足并網(wǎng)條件后，開啟余熱發(fā)電相關(guān)設(shè)備并網(wǎng)發(fā)電。

4 安全防范措施

孤網(wǎng)運(yùn)行存在電源的不確定性等風(fēng)險(xiǎn)，為減少事故發(fā)生，需采取必要的安全防范措施。

4.1 安全措施

（1）與外網(wǎng)解列前，對孤網(wǎng)運(yùn)行方案進(jìn)行充分的模擬演練，并在發(fā)電量稍大于用電負(fù)荷時(shí)，及時(shí)與外網(wǎng)解列?？紤]到并網(wǎng)時(shí)會對設(shè)備造成沖擊或引發(fā)設(shè)備事故，并網(wǎng)時(shí)，若沒有同期裝置，則考慮先采用余熱發(fā)電脫離電網(wǎng)，待外網(wǎng)電源合閘后，再重新并入。

（2）孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，斜拉鏈地坑、窯頭平臺、窯尾及煙室附近禁止有人，在進(jìn)出斜拉鏈地坑、窯頭平臺、窯尾及煙室各通道處，拉警戒線禁止通行，停止帶有一定危險(xiǎn)性的作業(yè)，相關(guān)區(qū)域只巡檢不停留作業(yè)，防止人身事故的發(fā)生。

4.2 應(yīng)急措施

（1）接到孤網(wǎng)運(yùn)行通知后，準(zhǔn)備照明裝備，以備電源跳閘后使用。

（2）均化庫底安排人員值班，確保電源跳閘時(shí)能及時(shí)關(guān)閉入均化庫小倉斜槽手動(dòng)閥，防止小倉倉滿。同時(shí)關(guān)閉入窯喂料秤手動(dòng)閥，防止入窯斗式提升機(jī)斜槽堵死，避免入窯斗式提升機(jī)因超負(fù)荷停止運(yùn)行。窯中安排人員巡檢，確保電源跳閘時(shí)，能及時(shí)將輔助傳動(dòng)裝置通電轉(zhuǎn)窯。

5 應(yīng)用實(shí)例

YJ公司水泥熟料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)量為6 000t/d，配套低溫余熱發(fā)電機(jī)組容量為11MW，單回路供電，配套柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源。2019年6月12日00：00時(shí)，該公司實(shí)施了首次孤網(wǎng)運(yùn)行，共運(yùn)行近4h，后因頻率低于設(shè)定值跳閘。孤網(wǎng)運(yùn)行雖未成功持續(xù)至外網(wǎng)恢復(fù)供電，但為孤網(wǎng)運(yùn)行的可行性提供了事實(shí)依據(jù)。2019年10月6日，該公司實(shí)施了第二次孤網(wǎng)運(yùn)行，成功運(yùn)行至外網(wǎng)供電，期間共運(yùn)行了近8h。

6 結(jié)語

為避免外網(wǎng)供電線路恢復(fù)供電時(shí)發(fā)生脫網(wǎng)停窯止料情況，影響窯系統(tǒng)安全穩(wěn)定生產(chǎn)，可考慮在主進(jìn)柜側(cè)增設(shè)自動(dòng)同期裝置，當(dāng)外網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，調(diào)節(jié)余熱發(fā)電與外網(wǎng)同期同步。總降主進(jìn)柜作為并網(wǎng)柜并網(wǎng)運(yùn)行，確保了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，靈活切換內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)。原料粉磨系統(tǒng)不能在孤網(wǎng)運(yùn)行期間運(yùn)行，均化系統(tǒng)和窯的回灰不能滿足工藝需求時(shí)，可通過改造將生料回灰直接入稱重倉。

水泥窯余熱發(fā)電孤網(wǎng)運(yùn)行前，需結(jié)合實(shí)際情況制定詳盡的運(yùn)行方案，對方案進(jìn)行充分論證和模擬演練，保證孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，余熱溫度供給平穩(wěn)，相應(yīng)參數(shù)調(diào)整及時(shí)，確保孤網(wǎng)運(yùn)行電源質(zhì)量穩(wěn)定。