提高9MW純低溫余熱電站發電量的嘗試

郭立新

提高9MW純低溫余熱電站發電量的嘗試

Try of Improving 9MW Generated Energy in Pure Low Temperature Waste Heat Power Station

郭立新

1 概述

中材羅定水泥有限公司一期工程的4500t/d水泥熟料生產線于2011年10月底投產，12月即實現了熟料月達產。公司在2012年1月對該熟料生產線進行了熱工標定，在標定的基礎上，根據生產線實際生產時窯頭窯尾排放的廢氣參數，最終確認了生產線配置9MW純低溫余熱發電系統。

2 熱工標定結果

標定期間，窯投料量在380t/h左右，折合熟料產量在5630t/d左右。

2.1 窯頭篦冷機去電收塵廢氣管段相關參數（見表1）

測試期間煤磨處于正常運行狀態，煤磨取風口位于篦冷機二段前部。從測試數據來看，篦冷機尾部所排廢氣平均溫度達到318℃，基本正常，測試期間窯況有一定的變化，篦冷機尾部所排廢氣溫度在305℃～325℃間略有變化。對比投產近三個月來的窯頭電收塵器入口溫度的長趨勢記錄，此次標定的溫度基本能反映生產線平時的生產狀況。風量與負壓基本正常。

2.2 窯尾C1預熱器出口管段相關參數（見表2）

（1）窯尾C1出口管段風量測試數據（見表3）

表1 窯頭篦冷機去電收塵廢氣管段相關參數

表2 窯尾C1出口管段風量測試數據

表3 窯尾C1出口管段廢氣成分測試數據

表4 煤磨及生料磨系統相關測試參數

從測試數據看，窯尾C1出口平均溫度347℃，與當時生產線中控顯示溫度基本相符。對比投產近三個月來的窯尾預熱器C1出口溫度的長趨勢記錄，發現窯尾C1出口溫度在325℃～345℃之間，由于此次標定期間熟料fCaO偏高，窯投料量380t/h略低于投產近三個月來380～390t/h的平均水平，窯操作員有意提高溫度煅燒，所以造成了C1出口溫度較平時偏高。風量與負壓基本與此時產量相符。

（2）窯尾C1出口管段廢氣成分測試數據

從測試數據來看，CO為0.01%，說明窯系統內的燃料燃燒比較完全，O2含量基本正常。

2.3 煤磨及生料磨系統相關測試參數（見表4）

3 余熱電站配置方案

本生產線余熱電站由中材節能股份有限公司采用總承包方式建設，利用窯尾預熱器C1出口的廢氣設置一臺余熱鍋爐（簡稱SP爐），設計參數為359000m3（標）/h-340℃±20℃。利用窯頭篦冷機二段篦床前、中部取出的廢氣設置一臺雙壓余熱鍋爐（簡稱AQC爐），設計參數為220000m3（標）/h-380℃。發電系統設置為1臺9MW補汽凝汽式汽輪機＋1臺10MW發電機，鍋爐主汽參數：1.35MPa－340℃～360℃；汽機主汽進汽參數：1.25MPa－340℃±10℃，補汽參數為0.2MPa－150℃。在電站的總體配置上，堅持“不以提高發電量而增加熟料生產熱耗”的原則，不采用抽取三次風或窯頭罩等高溫風進行蒸汽過熱的手段。

余熱電站于2012年10月開工建設，2012年6月底建成投產。

4 電站投產初期效果

本余熱電站2012年5月底投產后，7月份即實現相對于窯系統的100%連續運轉，8月和9月，余熱電站和回轉窯共同實現了連續兩個月100%運轉。

從余熱電站投產后7月份的運行數據看，篦冷機去煤磨的熱風溫度360℃～450℃，與1月份熱工標定時的估算溫度基本相符，說明電站投運沒有影響煤磨的烘干熱風。窯尾C1出口溫度在320℃～340℃之間，較1月份熱工標定時溫度低，也低于SP鍋爐的設計入口溫度，主要是因為窯產量增加造成C1出口溫度降低。整個7月份，窯二次風溫與電站投運前相比，變化不大，但從窯頭篦冷機二段前、中部取出的AQC爐入口廢氣溫度卻在260℃～400℃之間大幅波動且難以控制。因此7月份AQC爐入口廢氣溫度波動幅度大且總體偏低，雖然余熱電站實現了相對于窯系統的100%連續運轉，但月度熟料發電量只有30.1kWh/t，月平均發電功率7.51MW。

5 提高發電量的措施及效果

2012年7月底，我公司和中材節能公司對熟料生產線再次進行了熱工標定，標定期間窯投料量在390t/h左右，折合熟料產量約5800t/d。經過標定，測算出SP鍋爐入口廢氣標況風量約為300000m3（標）/h，SP鍋爐旁通處漏風約為50000m3（標）/h，SP鍋爐入口溫度325℃～335℃，AQC爐入口廢氣溫度在260℃～400℃之間波動，廢氣風量約為230000m3（標）/h，AQC鍋爐旁通處漏風約為50000m3（標）/h，漏風廢氣溫度120℃～160℃。因篦冷機尾部排出少量低溫廢氣，對余熱電站AQC爐蒸汽產量影響不大，所以通過本次標定，雙方確定今后穩定和提高余熱電站發電量的主要途徑是：

表5 2012年7-12月熟料產量和發電量統計表

（1）對SP鍋爐旁通閥進行密封處理，減少旁通處漏風，提高SP鍋爐蒸汽產量。

（2）通過調整生料配比、控制篦冷機料層等手段，提高篦冷機內散熱效果，穩定和提高AQC爐入口廢氣溫度。

經過認真分析，我公司技術人員發現，因為我公司4500t/d水泥熟料生產線所配置的篦冷機（第三代篦冷機，三段活動篦床，九個風室），冷卻面積達147m2，相對于5800t/d的熟料產量，篦冷機一、二段風室風機和固定篦梁充氣風機的風量足夠大，熟料在篦冷機一段已充分的散熱。要穩定和提高AQC爐入口廢氣溫度，關鍵是在不影響窯二次風溫的情況下，穩定篦冷機一段篦床的料層，把熟料熱量往二段篦床后移。首先我們采用減少一段篦床充氣梁冷卻風機風量和1號、2號、3號風室風機風量的辦法，取得了一定成效，但出窯熟料的短時變化很容易壓住一段篦床，且各風室間有竄風現象，一旦壓住一段篦床，調整周期則會很長。后嘗試把一、二段篦床的各充氣梁冷卻風機和一段篦床下的1號～3號風室風機的風門恢復到100%開度，二段篦床下的4號～6號風室風機的變頻器恢復到50Hz，通過調篦床篦速穩定料層和控制入AQC爐溫度，只通過調整三段篦床下的7號～9號風室冷卻風機的變頻器頻率控制出篦冷機的熟料溫度、維持窯頭罩壓力。經過一段時間的摸索，最終確定了較合適的各風室風壓參數和篦冷機傳動壓力控制參數。對我公司篦冷機來說，基本參數確定為1號風室風壓控制在7200～6800Pa，2號風室風壓控制在5500～6000Pa，4號和5號5723風室風壓控制在4700～4500Pa，篦冷機傳動壓力控制在9.5～7.5MPa。各參數應隨著生料成分、煤粉灰分成分、投料量等的變化適時調整。總的來說，篦冷機料層逐步穩定，在不影響窯二次風溫的情況下，AQC爐入口廢氣溫度基本在300℃～380℃間波動且波動頻率大大減少。

在篦冷機料層穩定的情況下，我公司又從以下幾個方面來提高余熱電站發電量。

（1）控制熟料結粒，提高篦冷機中熟料的散熱效果。把熟料SM維持在2.6～2.7間，通過原料調配站γ-射線儀密切監控原料SM的變化趨勢，發現異常時及時進行調整，密切關注進廠煤質量的變化情況，對進廠煤的質量進行連續化學分析，每次原煤預均化堆場內更換原煤堆區時根據煤質的變化調整原料配料，最大限度地降低煤質波動對熟料結粒狀態的影響。

（2）改造篦冷機風室密封，對風室內傳動口改用金屬密封減少篦冷機風室間竄風，這對于穩定篦冷機料層起到了很好的作用。

（3）改造煤磨烘干熱風的取風口，生產中篦冷機去煤磨的熱風溫度為360℃～450℃，由于煤磨進口摻冷風后實際入磨風溫不超過300℃即可保證系統用風要求，從篦冷機至電收塵的風管上增加一路風管至煤磨，減少了原來從篦冷機二段篦床前部取風口的取風量，減少了煤磨進口原冷風閥的冷風摻量，增加了窯頭AQC鍋爐的熱風溫度。

（4）對窯尾SP爐旁通閥進行密封處理，利用停機時間對SP爐旁通百葉閥的葉片邊沿加裝密封板以減少漏風對SP爐蒸汽產量的影響。

在8月份以后的生產中，上述調整措施逐步落實，余熱發電量穩步提高。我公司2012年7～12月熟料產量和發電量統計情況見表5。

從表5可以看出，通過上述提高余熱電站發電量的措施，窯頭AQC鍋爐的入口熱風溫度逐步穩定并提高，特別是9月份后，窯頭AQC鍋爐的入口熱風溫度大多在300℃以上，波動幅度減小，頻率變小，余熱電站發電量穩步提高，平均發電功率達到了設計指標（設計指標為8365kW），且二次風溫同余熱電站投產前相比沒有下降，保持在1130℃～1200℃，說明沒有影響窯系統熱耗。

2013年，我公司繼續堅持熟料生產線生料配料、工藝操作（尤其是篦冷機的操作）和余熱電站密切配合，保證了余熱電站的相對運轉率，全年熟料發電量穩定在33kWh/t以上。

TQ172.625.9

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1001-6171（2015）02-0091-03

中材羅定水泥有限公司，廣東羅定527219；

2014-07-23；編輯：孫娟