余熱發(fā)電對(duì)窯系統(tǒng)的影響及解決措施

張克興（吉林德全水泥集團(tuán)汪清有限責(zé)任公司，吉林 延吉 郵編133000）

1 前言

該線是由天津水泥設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的日產(chǎn)5000t/d提高型熟料生產(chǎn)線，平均日產(chǎn)達(dá)到6069t/d，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并超過(guò)設(shè)計(jì)能力。2009年10月份開(kāi)始利用窯頭、窯尾余熱建設(shè)9MW余熱發(fā)電站。2010年4月28日并網(wǎng)發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。但是，安裝余熱發(fā)電給工藝系統(tǒng)帶來(lái)了不利影響，主要體現(xiàn)以下幾方面：

1.1 對(duì)煤粉發(fā)熱量及細(xì)度的影響

2010年4月28 日余熱電站并網(wǎng)發(fā)電后，化驗(yàn)室煤粉分析數(shù)據(jù)顯示，煤灰分由往常的26%-27%上升到29%-32%左右，細(xì)度由正常的12%以下上升到16%以上，煤粉的工藝分析見(jiàn)表1。

1.2 原因分析

根據(jù)質(zhì)檢部對(duì)煤粉分析及時(shí)取樣對(duì)比分析，由車(chē)間工藝工程師、中控人員、質(zhì)檢部、生產(chǎn)部等部門(mén)負(fù)責(zé)人共同開(kāi)會(huì)研究，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和到現(xiàn)場(chǎng)觀察，并對(duì)煤粉進(jìn)行化學(xué)分析，判斷是入煤磨熱風(fēng)管路與進(jìn)窯頭AQC鍋爐是一個(gè)管路所致，因煤磨在窯頭取風(fēng)。余熱電站投入后，入煤磨管道風(fēng)量風(fēng)速大幅增加，有大量的熟料細(xì)小顆粒隨熱風(fēng)從篦冷機(jī)上部直接引入到煤磨入口，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)臨時(shí)熱風(fēng)爐管路開(kāi)口，直接從立管放出熟料粉，每班可推出3噸左右，這說(shuō)明，由于大量熟料細(xì)小顆粒隨熱風(fēng)上升管路進(jìn)入煤磨，因中間沒(méi)有沉降室等收塵設(shè)備，導(dǎo)致煤粉灰分升高，發(fā)熱量下降及煤粉細(xì)度升高。眾所周知，煤粉中的灰分對(duì)水泥生產(chǎn)的影響很大，一是作為煤粉中不可燃燒的雜質(zhì)，灰分增加熱值下降，必然導(dǎo)致煤粉熱值波動(dòng)，使窯系統(tǒng)的熱收入變化，不利于窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定；二是由于生料配料過(guò)程中，已按煤的灰分含量對(duì)生料成分作了校正，如果灰分波動(dòng)較大必然使熟料成分難以得到設(shè)定的補(bǔ)償。灰分高的煤粉sio2的帶入量必然增加，嚴(yán)重影響回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)和熟料質(zhì)量的穩(wěn)定。

表1 煤粉工業(yè)分析表

1.3 對(duì)窯熱工制度及熟料產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

1）由于煤粉灰份高，熱值低，細(xì)度粗，水分大，由于喂煤量過(guò)多，在一、二次風(fēng)量不變的情況下，窯內(nèi)氧含量明顯不足，導(dǎo)致煤粉在窯內(nèi)不完全燃燒，由于煤粉燃燒性能變差，一方面燃燒速度變慢，未燃盡煤粒落入物料之上，產(chǎn)生還原氣氛；另一方面，加大了煤粉分布不均勻，使火焰局部由于煤粉高產(chǎn)生還原氣氛，熟料產(chǎn)生黃心料，窯內(nèi)頻繁后結(jié)圈，影響窯內(nèi)通風(fēng)；窯尾分解爐喂煤量增加，將導(dǎo)致預(yù)熱器框架內(nèi)溫度升高，因而易在縮口、斜坡等部位產(chǎn)生結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，窯的熱工制度不穩(wěn)，窯的產(chǎn)量及熟料質(zhì)量下降，窯操作比較困難，回轉(zhuǎn)窯主機(jī)設(shè)備電流提高。

2）由于煤灰分不穩(wěn)定，忽高忽低，使煤料很難對(duì)口，導(dǎo)致出窯熟料KH值波動(dòng)較大，f-CaO合格率下降。

3）由于煤的熱值低，易燒性指數(shù)低，發(fā)火遲緩，大量的煤不能在分解爐內(nèi)燃燒完全，使分解爐和最下一級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度“倒掛”，不僅會(huì)產(chǎn)生局部高溫而黏結(jié)，使生料流動(dòng)性變差，容易在最下一級(jí)旋風(fēng)筒的下錐部形成疏松的層狀堆積物，導(dǎo)致塌料甚至堵塞。在操作中增加了操作難度，頻繁調(diào)整工藝參數(shù)，感覺(jué)到電站投入運(yùn)營(yíng)后又重新調(diào)整操作方法，力求達(dá)到工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)十分困難，同時(shí)，由于增加了頭、尾煤煤粉的用量，增加了煤磨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，增加了熟料單位煤耗和電耗。

1.4 對(duì)設(shè)備及耐火材料的影響

1）熱風(fēng)里熟料粉摻加量的增加，對(duì)煤磨熱風(fēng)管道磨損嚴(yán)重，使入磨和出磨熱偶頻繁損壞，增加了成本。

2）煤的熱值下降，導(dǎo)致燒成帶溫的風(fēng)量有所增加，所以適當(dāng)降低了高溫風(fēng)機(jī)的負(fù)荷以保證風(fēng)量的匹配。在保證原料磨風(fēng)量風(fēng)溫的前提下，盡量增加入SP爐入口閥門(mén)的開(kāi)度，減小旁路閥開(kāi)度，在原料磨不生產(chǎn)的情況下旁路閥關(guān)死，全部打開(kāi)入SP爐熱風(fēng)閥，全部供給SP爐發(fā)電。

2）對(duì)篦冷機(jī)的控制：控制適當(dāng)增加一、二段料層厚度，適當(dāng)開(kāi)大篦下風(fēng)機(jī)閥門(mén)開(kāi)度，努力提高二、三次風(fēng)溫、風(fēng)量，盡量關(guān)小入窯頭電收塵的熱風(fēng)量，平衡入煤磨和AQC爐的熱風(fēng)量。

3）配料中適當(dāng)提高熟料硅酸率，一般控制在2.6-2.7之間，因?yàn)楣杷崧蔬m當(dāng)提高，相應(yīng)的熟料煅燒溫度高，熟料進(jìn)入篦冷機(jī)熱量高，進(jìn)AQC爐的熱風(fēng)量高，從而提高余熱發(fā)電量。 配料指標(biāo)嚴(yán)格控制生料的三率值，煤料要對(duì)口，合理控制生料細(xì)度，嚴(yán)格控制煤粉的細(xì)度和水分。穩(wěn)定窯的喂料量，從而穩(wěn)定窯的熱工制度。

4）操作員嚴(yán)密監(jiān)視筒體掃描，要根據(jù)煤的熱值、灰份、揮發(fā)份調(diào)整噴煤旋流風(fēng)量和軸流風(fēng)量，使火焰活潑有力，長(zhǎng)度適宜，掛上的窯皮均勻平整，提高耐火材料的使用壽命。度下降，熟料結(jié)粒不好，飛沙料嚴(yán)重，沖刷窯皮和耐火磚，減少了窯內(nèi)耐火磚的使用壽命。

表2 煤粉工業(yè)分析表

3）煤磨磨輥和磨盤(pán)及噴嘴環(huán)磨損嚴(yán)重，影響回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高。

4）噴煤管磨損嚴(yán)重，使噴煤管煤風(fēng)管道磨漏，減少了噴煤管的使用壽命。

5）對(duì)煤收塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重，造成設(shè)備振動(dòng)和動(dòng)平衡不穩(wěn)，減少風(fēng)機(jī)使用壽命，增加維修費(fèi)用，降低回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率。

1.5 解決措施

由于余熱電站AQC鍋爐前部設(shè)有一個(gè)沉降室，負(fù)責(zé)收集進(jìn)AQC鍋爐之前的熟料粉塵，防止因風(fēng)速過(guò)快，造成鍋爐磨損嚴(yán)重影響壽命，因此，設(shè)計(jì)在AQC鍋爐前部，沉降室后部開(kāi)口安裝熱風(fēng)管路，引熱風(fēng)進(jìn)入煤磨，設(shè)計(jì)方案出臺(tái)后，提前把熱風(fēng)管路焊接好，并在兩側(cè)安裝預(yù)埋件，把管路支撐提前做完，把熱風(fēng)管路直接焊在窯頭收塵管路上，并加裝膨脹蝶閥。

1.6 結(jié)果

改造結(jié)束后，連續(xù)7天的跟蹤，灰分從34%左右降到30%以下，細(xì)度明顯降到12%以下，煤粉發(fā)熱量明顯提高。從中控窯操數(shù)據(jù)可以明顯看出窯頭、窯尾溫度明顯提升，喂煤量回落，煤磨停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)。從窯頭罩看火焰形狀，黑火頭縮短，燃燒速度快，噴煤嘴火焰穩(wěn)定。由于減少用煤和用風(fēng)，火焰長(zhǎng)度明顯縮短，筒體溫度基本均勻沒(méi)有高溫?zé)狳c(diǎn)，避免了由于用煤過(guò)多產(chǎn)生化學(xué)不完全燃燒，使火焰成還原性，從而避免了使液相過(guò)早出現(xiàn)，頻繁漲后圈，減少了由于熟料粉塵的摻入造成煅燒困難，用煤量大、煤料不對(duì)口，使熟料質(zhì)量波動(dòng)大等因素，由于原因找對(duì)，解決問(wèn)題及時(shí)，改造后窯熱工制度比較穩(wěn)定，改造效果比較明顯。見(jiàn)表2。

2 安裝余熱發(fā)電后中控操作如何控制

1）對(duì)窯尾風(fēng)量的調(diào)整：因預(yù)熱器的廢氣先經(jīng)過(guò)高溫風(fēng)機(jī)再進(jìn)入增濕塔，所以余熱發(fā)電投入以后，降低了入高溫風(fēng)機(jī)的風(fēng)溫，相應(yīng)入高溫風(fēng)機(jī)

3 對(duì)窯頭、窯尾熱風(fēng)參數(shù)的控制及風(fēng)溫、風(fēng)壓的控制

一級(jí)筒出口溫度：330 ～340℃；出口壓力比投電廠前高500-1000Pa，入高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)溫：由330℃降到了230℃左右，入電收塵溫度降了100℃左右。

3.1 對(duì)熟料產(chǎn)量提高的好處和注意事項(xiàng)

3.1.1 好處

1）余熱發(fā)電投入后降低了入窯頭電收塵的溫度，保護(hù)了電收塵的極板、極絲。

2）篦下風(fēng)機(jī)的閥門(mén)開(kāi)大，提高了窯的產(chǎn)量，改善了熟料的質(zhì)量。

3）降低了入高溫風(fēng)機(jī)的溫度，增濕塔在窯正常運(yùn)行時(shí)停噴，水泵不用運(yùn)行，降低了電耗。

4）高溫風(fēng)機(jī)和窯頭排風(fēng)機(jī)相應(yīng)的降低了負(fù)荷，降低了熟料電耗。

3.1.2 注意事項(xiàng)

1）投料、止料的時(shí)候窯操作員必須提前和電廠操作員聯(lián)系，方便電廠提前做好解列工作。

2）煤磨和生料磨開(kāi)停機(jī)拉風(fēng)和停止拉風(fēng)的時(shí)候必須通知電廠操作員。

3）加強(qiáng)系統(tǒng)的密封，盡可能減少漏風(fēng)。

4）余熱發(fā)電系統(tǒng)投入后，對(duì)水泥生產(chǎn)工藝的一些操作參數(shù)產(chǎn)生影響，要作適當(dāng)調(diào)整，如：窯頭篦冷機(jī)的操作，生料磨系統(tǒng)的操作，窯頭窯尾風(fēng)機(jī)，電收塵的操作。同時(shí)操作員做好和電廠操作員的協(xié)調(diào)，調(diào)整好各自的操作參數(shù)，只有這樣，才能真正做到窯的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，余熱發(fā)電系統(tǒng)高效率運(yùn)行，充分體現(xiàn)節(jié)能降耗，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)要求，向國(guó)際先進(jìn)管理水平靠近。

5）生產(chǎn)中也不要只考慮發(fā)電量而影響了噸熟料的煤耗、電耗，窯超、磨操與電站操作緊密配合，努力尋找工藝最佳操作參數(shù)，既提高熟料產(chǎn)量、質(zhì)量，又能進(jìn)行余熱發(fā)電，達(dá)到效益最大化。

[1]周沛.水泥煅燒工藝與設(shè)備【M】.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1993.

[2]趙應(yīng)武 過(guò)倫祥 張先成 寧沉浮 程志源 預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)與操作169、177、228頁(yè) 中國(guó)建材工業(yè)出版社