一種顯著提升水泥回轉(zhuǎn)窯余熱發(fā)電量的技術(shù)措施

王 亮，莘守業(yè)，呼志剛

(清水河縣蒙西水泥有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 項(xiàng)目背景及投資改造必要性

受市場(chǎng)環(huán)境的影響，水泥企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)不斷惡化，生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)已然成為企業(yè)綜合實(shí)力的制勝法寶，集團(tuán)公司提出堅(jiān)持“以高新技術(shù)和適用技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”的思路，在資金允許的情況下引進(jìn)吸收社會(huì)上成熟的、適用的技術(shù)成果對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行分步改造，逐步提高生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化水平，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位時(shí)間的生產(chǎn)效能。緊緊圍繞降本增效、節(jié)能降耗開展技術(shù)創(chuàng)新，因此，開展技術(shù)改造創(chuàng)新，補(bǔ)齊公司運(yùn)營中存在的技術(shù)短板，不斷降本增效，提升公司綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2 項(xiàng)目改造前存在的主要問題：

清水河縣蒙西水泥有限公司擁有1條5 000t/d熟料生產(chǎn)線，2011年2月份投產(chǎn)，配套第三代南京聯(lián)勘篦冷機(jī)及9MW余熱發(fā)電單壓熱力系統(tǒng)，余熱發(fā)電AQC爐型號(hào)為QC225/390-21.8-1.18/375，2012年5月份投入運(yùn)行，投運(yùn)以來，經(jīng)過幾年的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)煤磨取風(fēng)及AQC爐取風(fēng)系統(tǒng)存在以下問題：煤磨用風(fēng)和AQC爐取風(fēng)都是從篦冷機(jī)中溫段取熱風(fēng)，余熱發(fā)電系統(tǒng)與煤磨取風(fēng)系統(tǒng)存在爭(zhēng)風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致熱風(fēng)損耗，余熱利用率降低，由于入AQC爐煙風(fēng)溫度低，導(dǎo)致AQC爐蒸汽量維持在15t/h～25t/h且波動(dòng)較大，嚴(yán)重制約余熱發(fā)電量的提升，其間將取風(fēng)口位置做了部分調(diào)整，效果不太明顯，目前，通過工藝調(diào)整AQC爐蒸汽流量?jī)H能維持在20t/h以上，3～4月份噸熟料發(fā)電量分別為22.57kW·h和25.60kW·h，本公司熟料結(jié)粒較好，窯頭AQC爐底部拉鏈機(jī)基本無熟料粉，窯頭AQC爐入口溫度維持到290℃～360℃左右且波動(dòng)較大，余熱發(fā)電量維持在6 500kW·h～7 000kW·h范圍內(nèi)，噸熟料發(fā)電量維持在27kW·h～30kW·h之間。為了從根本上扭轉(zhuǎn)余熱發(fā)電量偏低的局面，該公司經(jīng)過多方論證分析，并安排外出調(diào)研烏蘭察布中聯(lián)水泥、巴彥淖爾中聯(lián)水泥、通遼中聯(lián)水泥技改的效果，同時(shí),積極對(duì)接相關(guān)建材設(shè)計(jì)院人員，通過現(xiàn)有篦冷機(jī)配風(fēng)情況分析并理論計(jì)算，決定于2020年5月份檢修時(shí)對(duì)余熱發(fā)電取風(fēng)口進(jìn)行改造處理。在篦冷機(jī)一床上部增加一根￠1 500mm熱風(fēng)管道并入主取風(fēng)管道，提高入AQC鍋爐溫度，提高噸熟料發(fā)電量，該項(xiàng)目在外委單位的大力支持下，項(xiàng)目于2020年5月30日開始動(dòng)工，2020年6月16日具備使用條件，回轉(zhuǎn)窯于2020年6月21日點(diǎn)火升溫并對(duì)該管道進(jìn)行了烘烤，2020年6月24日開始投入使用。

3 技改條件

3.1 工藝運(yùn)行狀況

通過對(duì)篦冷機(jī)整體工藝配風(fēng)及煤磨用風(fēng)理論計(jì)算，目前,富裕風(fēng)量在70 000m3/h，故討論后決定增加￠1 500mm管道，對(duì)于煤磨用風(fēng)不會(huì)影響。

3.2 供電及DCS控制點(diǎn)

需從窯頭電力室引控制電纜、熱電偶、負(fù)壓控制電纜等，距離電力室50m。

3.3 場(chǎng)地

技改和新增設(shè)備需要場(chǎng)地通過現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)尺寸完全可以滿足，并邀請(qǐng)公司土建工程師對(duì)窯頭平臺(tái)承重進(jìn)行了論證分析，需對(duì)窯頭平臺(tái)根據(jù)載荷變動(dòng)情況予以加固，滿足技改要求。

4 改造方案

本次技改采取的措施：原取風(fēng)口位置不變，在一段篦床靠近窯頭方向1.6m位置開口，并進(jìn)行窯頭平臺(tái)開孔加固，增加一根￠1 500mm熱風(fēng)管道，配置金屬波紋膨脹節(jié)及熱風(fēng)閥，風(fēng)管內(nèi)部澆注150mm厚度的莫來石澆注料，達(dá)到增加通風(fēng)面積及充分利用高溫風(fēng)的效果(見圖1)。

圖1 技改前畫面

技改目標(biāo)：在機(jī)組其他工況不變的情況下，若AQC溫度能夠穩(wěn)定在420℃左右，每小時(shí)機(jī)組預(yù)計(jì)可增加發(fā)電量：0.9×3%×2=540kW·h；每年機(jī)組按5 700運(yùn)行小時(shí)計(jì)算，可增加發(fā)電量0.054萬kW·h×5 700=307.8萬kW·h，若每度電按0.38元上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，預(yù)計(jì)每年可增加經(jīng)濟(jì)收入為：307.8萬kW·h×0.38=116.96萬元。

電氣及自動(dòng)化配套設(shè)計(jì)電器、熱工儀表等控制系統(tǒng)接入原有DCS控制系統(tǒng)，對(duì)熱風(fēng)閥開度及溫度、壓力進(jìn)行中控集中控制，大大提高了自動(dòng)化水平，滿足使用。

表1 耐火材料施工

表2 同行業(yè)技改前后參數(shù)對(duì)比

圖2 技改后畫面

5 結(jié)束語

改造后，通過統(tǒng)計(jì)5月7日～29日平均小時(shí)發(fā)電量為7 217kW·h，技改后統(tǒng)計(jì)6月25日～28日平均小時(shí)發(fā)電量為8 025kW·h，較技改前提高800kW·h；窯頭AOC爐入口溫度上升明顯，平均達(dá)到400℃左右，高時(shí)達(dá)到450℃，小時(shí)發(fā)電量穩(wěn)定在8 000kW·h左右，日發(fā)電量穩(wěn)定在190 000kW·h左右，噸熟料提高了3kW·h。在窯系統(tǒng)操作中穩(wěn)定的零壓區(qū)是保證二三次風(fēng)量穩(wěn)定的關(guān)鍵，取風(fēng)點(diǎn)的位置變化在實(shí)際運(yùn)行中并沒有對(duì)頭煤的燃燒、窯系統(tǒng)的熱力分布產(chǎn)生明顯變化和影響，相反使得二次風(fēng)溫更加穩(wěn)定，入AQC鍋爐溫度波動(dòng)范圍也很小，對(duì)于余熱發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件，在機(jī)組其他工況不變的情況下，每小時(shí)機(jī)組預(yù)計(jì)可增加發(fā)電量：0.9×4.5%×2=810kW·h；按照錯(cuò)峰停窯11月15日計(jì)算，剩余運(yùn)行時(shí)間為3 240h，可增加發(fā)電量0.081萬kW·h×3 240=262.44萬kW·h，若每度電按0.38元上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，本年度可增加經(jīng)濟(jì)收入為：262.44萬kW·h×0.38=99.73萬元，技改投資費(fèi)用一個(gè)半月即可收回(附技改前后的中控室參數(shù)對(duì)比)。