余熱發電運行管理經驗交流

朱永禮

（安徽海螺水泥股份有限公司，安徽 蕪湖 241070）

我公司現有2×5000t/d 熟料生產線，配套2×9MW兩爐一機余熱發電系統，生產線投產以來，通過加強現場管理、優化工藝操作，實施技改技措，從大系統平衡角度將窯系統與余熱發電系統結合起來，保證系統穩定運行，最大限度挖掘潛能，在熟料標準煤耗逐年下降前提下，余熱發電量不斷提升，收到了明顯管理成效。本文對我公司在發電運行管理上一些好的做法和有益嘗試進行總結，以促進行業間技術交流。

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系（見圖1）

1.2 提高省煤器出口溫度的必要性

在發電鍋爐系統運行中，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，但實際證明，這樣不僅不會影響鍋爐安全運行，而且提高蒸發器與過熱器焓值的利用，較好的提高了鍋爐蒸發量與蒸汽溫度。

實際運行過程中，鍋爐給水泵出口壓力正常運行時一般在2～2.3MPa之間，為保證鍋爐安全運行，必須保證補給水省煤器出口溫度低于其相應壓力下的飽和溫度，以防止汽塞。在2MPa時水的飽和溫度為212.42℃。余熱發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℃），沒有下限規定。因此當省煤器溫度不超過192℃時，鍋爐運行是完全安全的。

1.3 提高省煤器出口溫度的實際效果

提高省煤器出口溫度有利于汽包補給水焓值利用率的提高，較好的提升了汽包與蒸發器中飽和蒸汽的產生，在同等工況下產生更多的過熱蒸汽，從而使得單位時間內更多的蒸汽進入汽輪機做工。

根據我公司實際運行指標統計分析得出結論：在鍋爐廢氣入口風溫、風量和出、入口負壓相同的情況下，省煤器出口溫度在175～185℃時，每增加1℃，AQC鍋爐蒸發量增加0.01t/h左右，PH鍋爐蒸發量增加0.02t/h左右。按汽輪機耗氣量為0.005t/kWh，省煤器出口溫度控制在182℃時比170℃時，每小時可多發120kWh，日發電量可增加2880kWh。

2 調節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

我公司控制方式為閥位閉環控制模式，目的是避開因鍋爐負荷大幅度波動時高調門的PID調節過程與動作滯后，主汽壓短時間內的過高或過低影響大系統的效能發揮與鍋爐補水的平衡難度，制約最大限度的利用好余熱做功。

2.2 采用閥位閉環控制模式的實效

采用閥位閉環控制的控制模式，也就是通常說的人工調節發電機輸出功率。通過實際測算，本控制方法在窯運行不穩定或鍋爐出力不足時，能減少發電機波動，在同等外部工況下，日增加發電量約2000度；在外部工況同等運行條件下，通過班組與班組間發電量比較，可以分析出各當班操作員履職情況，當大窯出現突然止料或減產引起的鍋爐水位失真及負荷大幅度波動時，通過手動調節機組入口高調門開度，解決了因電控系統中PID調節相對滯后造成的機組系統運行不受控，杜絕了鍋爐超壓或干燒故障的發生，最大限度確保了機組的安全經濟運行。

3 蒸汽管道互通應用

為減少機組非正常停機次數和時間，提高發電運行效率，我公司在兩套機組主蒸汽管道之間增設一根“并聯管道”， 利用蒸汽管道的互通，不僅對兩機組運行時的發電量進行平衡，而且當某機組出現短暫因窯故障需要解列時，可利用蒸汽互通來維持機組低負荷運行避免機組解列。所以蒸汽管道的并聯互通，為一、二期機組的高效、穩定運行提供了保障。

3.1 蒸汽管道互通簡介及前提條件

蒸汽管道互通主要應用于相鄰的兩臺機組，通過蒸汽互通可以有效平衡兩臺機組運行負荷，提高蒸汽利用率和減少機組因窯短時間故障而造成解列停機。蒸汽管道互通技改應具備以下條件：一是蒸汽管道距離較近，建議100米范圍內；二是實施蒸汽互通時，必須一并考慮到純水互通，滿足系統汽水平衡；三是根據兩臺機組運行實際情況，決定是否有必要互通，蒸汽互通有一定風險。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

設計：實施互通技改要有設計部門進行專業設計，主要是考慮到管道支架、疏水、自然補償等因素；

尺寸：根據蒸汽互通量的大小，互通管道管徑選擇應適當，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手動截止閥或安裝一個電動調節閥和前后手動截止閥；

檢測：在互通管道兩端增加壓力表，便于現場查看運行壓差，管道中部安裝溫度計。

3.3 蒸汽管道互通 優 缺點

優點：機組正常運行中可以合理平衡兩臺機組發電量；當某臺機組因窯故障臨停降負荷時，可以利用另一臺機組蒸汽互通來維持該機組低負荷運行，避免機組解列；當某臺機組因輔機設備故障須強制性降負荷時，可利用蒸汽互通將蒸汽導入到另一臺機組，提高蒸汽利用率減少甩爐。例如：當一線機組冷卻風扇故障須降負荷時，可將蒸汽導入到另一臺機組，故障輔機的機組可以不必甩爐或小幅度甩爐；當兩臺機組都計劃停機檢修結束，機組開機時間間隔不長時，可利用先開機組的蒸汽來對后開機機組進行暖管（不可用來暖機和沖轉），減少后開機機組暖管時間。

缺點：蒸汽互通后，單臺機組系統水消耗量無法準確計算；蒸汽互通后，若壓差控制不當易產生水擊，沖向壓力低一側機組（互通管道越長越容易發生）；蒸汽互通運行后，若某臺機組突發跳停故障，大量高壓蒸汽將通過互通管道沖入到另一臺機組，引起機組超負荷。

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 蒸汽管道互通運行注意事項

（1）互通管道投入前中控與現場及中控兩操作員之間必須保持好聯系，然后充分暖管，將管道內積水全部排出，暖管結束后開啟互通閥初期應緩慢，同時中控操作員應嚴密觀察汽輪機各參數，如主汽壓力、負荷、振動、軸向位移及推力瓦溫度等；

（2）蒸汽管道互通運行時，必須始終保持兩臺機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。當機組因窯工況發生變化，主蒸汽壓力降低或升高時，操作員要及時作出調整，不允許出現兩端主蒸汽壓力持平現象；

（3）為平衡兩臺機組發電機負荷為目的而投入蒸汽互通管道的，建議互通閥適當開小，若開度過大，當某臺機組發生跳停故障時大量蒸汽會涌入到另一臺機組，有可能會發生機組過負荷跳停；

（4）當某臺機組鍋爐發生滿水造成蒸汽帶水或主蒸汽參數不合格時嚴禁投入蒸汽互通管道，已經投入的必須及時關閉互通閥；

（5）蒸汽互通投入運行后，還應關注機組汽水平衡情況，若機組供汽量過大，可能會造成凝汽器補水困難和凝汽器滿水故障；

（6）當蒸汽互通投入運行后，若某臺機組因窯臨停須解列時，可以利用蒸汽互通來短時間維持機組的低負荷運行，不可長時間維持機組低負荷運行，防止窯恢復正常運行后，帶鍋爐時不合格蒸汽沖入汽輪機，造成設備損壞；

（7）蒸汽互通投入運行后，為了能夠準確計算出兩臺機組純水消耗量，建議定期關閉蒸汽互通閥，然后單獨計算機組純水消耗量；

（8）互通管道退出不用時，必須將互通閥關死，否則管道內積水將會沖擊到壓力低一側機組，發生水擊。

4 操作與現場管理

4.1 發電操作員積極與窯、磨操作員協調溝通，堅持“四操一體化”操作思路

窯系統正常運行時，窯尾鍋爐較為穩定，而窯頭鍋爐由于設置有篦冷機系統操作，可協調性較大。窯系統操作中，篦冷機厚料層控制，提高一段篦速、增大一段冷卻風量，減少二段或三段風量，不僅有助于提高出窯熟料急劇冷卻效果，且進入AQC鍋爐的風溫也得到提高，從而提高熱風的利用率。

AQC鍋爐溫度過低時，采取小開度開旁路擋板提高鍋爐廢氣入口風溫，達到提高鍋爐蒸發量的目的。例如：篦冷機平穩操作前提下，AQC鍋爐入口風溫小于330℃時，開5%旁路可提高入口風溫10℃左右，蒸汽量提高1t/h。 維持較高的汽輪機入口蒸汽溫度有利于保證機組運行效率 ，當汽輪機入口溫度330℃時比320℃時每千克蒸汽的熱焓增加20.82kJ ，按100t/h的蒸汽量計算，每小時可多發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鍋爐運行管理，提高主蒸汽流量、溫度，從而提高發電量

從余熱發電兩臺鍋爐運行統計看，AQC鍋爐能否正常出力或超負荷運行，對發電系統出力至關重要。為此要加強窯頭冷卻機工藝和發電的聯動操作，提高入口廢氣溫度到合理區間，并保持其穩定，尤其是要避免溫度低而甩爐的現象出現。主蒸汽流量、主蒸汽溫度與發電功率關系見圖5、圖6。

4.3 優 化工藝操作，減少機組暖管、暖機時間

我公司發電機組暖機操作采用結合電廠“滑參數啟動”的操作方式，大大縮短了系統的升溫、升壓過程。通過實踐證明，此項優化操作，既節約了機組的啟動時間也為設備的安全運行創造了良好的條件。機組啟動時間的縮短，直接提高了機組的運轉率和發電量。

4.4 治理系統漏風，提高鍋爐輔機設備運行效果，提升鍋爐換熱效率

我公司采取了內漏和外漏同步整治措施，內漏方面主要做好了，鍋爐擋板漏風，治理，對所有鍋爐擋板進行三對應檢查，防止擋板開、關不到位；外漏方面主要做風管、法蘭、鍋爐本體以及人孔門密封處理。今年利用系統檢修機會，對PH鍋爐旁路漏風進行整治，治理后PH鍋爐運行效率明顯上升，鍋爐蒸發量由檢修前的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 加強真空管理，提高發電量

注重冷卻水系統的水質管理，通過嚴格控制各項水質指標，避免系統管道結垢，確保凝汽器的換熱效率；增設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，提高凝汽器真空度；加強對凝汽器及管道漏點的檢查，確保凝汽器及管道密閉可靠。真空度與發電功率關系曲線見圖7。

4.6 規范發電日常檢修管理，利用每次檢修機會全面對真空系統進行漏點排查

對于直接影響到汽輪機做功效率的關鍵設備—凝汽器，除了關注冷卻水結垢影響外，還要注重對凝汽器的密閉性進行重點檢查。對于凝汽器密閉性的檢查主要通過機組檢修時，對凝汽器進行滿水試驗來檢驗凝汽器系統是否有泄漏，并且對每次檢驗結果進行記錄。如果在檢驗過程中發現系統有漏點，必須立即給予治理，確保凝汽器密閉可靠；

4.7 加強水質管理，保證鍋爐安全運行

加強化水、凝結水、爐水指標的控制和管理，確保在線檢測儀表能正常檢測，做到定期取樣、化驗比對，防止鍋爐水質不達標而引起的化學腐蝕，導致鍋爐受熱面爆管。主要做法是：制定具有實際操作性的水質指標控制標準和藥品管理辦法，明確各級管理人員的工作職責和水質控制目標；工藝技術人員定期對手測水質儀表進行校驗，確保水質儀表工作穩定；電氣專業人員定期對在線檢測儀表進行維護和校驗，并對現場巡檢人員是否對儀表參數隨意設定或隨意操作進行檢查，杜絕儀表操作隨意性；工藝管理人員定期或不定期對現場人員巡檢質量進行檢查，主要包括對現場鍋爐連排量、試樣水溫控制以及加藥泵運行等情況進行檢查，確保水質系統運行控制穩定；按照水質管控流程，每日對系統各項水質指標進行監控，對異常情況及時進行調節和處理，確保系統水質指標穩定受控。