水泥窯純低溫余熱發電的改進措施

白麗萍

摘 要：2004以來，我國才正式開始研究余熱發電技術，由于國家在產業政策上的積極支持，這幾年，國內純低溫余熱發電技術得到迅速發展。但在實際生產過程中，也出現了一些問題。本文通過分析，依據具體的生產情況，有針對性地提出了技術改進措施，希望對純低溫余熱發電技術及裝備改進有一定的參考價值。

關鍵詞：水泥工業；低溫；余熱發電

中圖分類號： YR10 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）25-243-2

0 引言

2004年以來，純低溫余熱發電技術迅速在水泥、玻璃和鋼鐵等行業得到推廣，成為一個新的經濟增長點，為企業帶來了很好的節能減排效果和經濟效益。水泥窯余熱發電普遍采用的熱力循環系統的基本形式有：單壓技術、閃蒸技術和雙壓技術三種。不管采用哪種熱力循環系統，都是希望充分利用生產過程中產生的廢熱發電，“自產自用”，減少生產外購電量。但是大多數余熱電站的噸熟料發電量并不能達到設計參數，這其中有一些是生產中設備維護、與熟料線中控室協調不到位出現的問題。我公司現有兩條2500t/d新型干法熟料生產線，余熱發電項目于2009年正式投產，系統采用四爐一機的形式：在熟料生產線窯頭、窯尾分別設置AQC余熱鍋爐和SP余熱鍋爐各一臺，配套設置1×9MW補汽凝汽式汽輪機和一臺9MW發電機組。

1 余熱鍋爐存在的主要問題及改進措施

1.1 鍋爐本體漏風問題

若鍋爐密封不好，將使大量冷風吸入爐內，降低窯頭或窯尾鍋爐廢氣的溫度，使鍋爐產汽量和熱水溫度下降，影響了鍋爐的出力，而且還增加了窯頭排風機或窯尾高溫風機的電耗。

對余熱鍋爐的日常巡檢必須包括鍋爐本體漏風點的檢查，我公司窯尾鍋爐曾出現過通風梁周圍開焊漏風；振打裝置密封布套破損造成冷風進入；鍋爐外保溫脫落使本體暴露在空氣中，散熱快，尤其冬季，受環境溫度影響較大，造成鍋爐出力變小。對這些問題，車間要及時查漏補缺，較好地解決了余熱鍋爐的漏風問題，對窯生產運行幾乎未產生不良的影響。

1.2 窯尾鍋爐積灰問題

從窯尾預熱器C1出口排出的廢氣內主要含塵是生料，濃度一般為70～110g/m3，對爐內管束的沖刷較小，但若積灰量過大，鍋爐廢氣阻力增加而影響水泥窯系統負壓，同時降低受熱管束對熱量的吸收，影響鍋爐產汽量和發電功率。

對窯尾鍋爐振打裝置的日常維護成為重中之重，必須保證每組振打按次序擊打，減少爐內管道上積灰。大修時，要進爐內各層檢查喇叭口振打錘是否開焊、脫落，否則，即使振打裝置運轉正常，擊打桿也不能敲擊到爐內振打錘。

我公司在試生產期間，窯尾鍋爐沉降室內積料結皮，下灰不暢，長時間積料，曾多次出現沉降室塌料的現象，引起高溫風機跳停，窯系統被迫止料，且導致窯系統正壓，嚴重危及巡檢人員和設備的安全運轉。車間為此進行技改，在鍋爐平臺上加裝一臺單電磁閥控制的空氣炮，將壓縮空氣管道接至鍋爐下料口上方，并根據鍋爐內部積灰位置設計四個高壓進風口，利用PLC對空氣炮進行控制，每15min進行一次反吹風，以加快鍋爐回灰的排放。

1.3 窯頭鍋爐磨損問題

窯頭AQC鍋爐因篦冷機冷卻熟料后排出的廢氣含量有硬度很高的熟料粉塵，為了減少對鍋爐過熱器層受熱管束的磨損，一般AQC爐內管道上帶螺旋翅片管，減小風的直接沖刷。管材選用耐磨的無縫鋼管，且鍋爐入口都設計沉降室，從篦冷機中前部引出管道，抽出400℃左右的廢氣送至沉降室，濾去大顆粒粉塵后再由管道引入AQC爐。熟料粉塵通過拉鏈機排入窯槽式輸送機料斗內。

我公司兩條熟料線AQC沉降室分別為：一線窯頭是慣性力沉降室，處理煙氣量為130000Nm3/h。慣性力沉降室是一種能使含塵氣流中的法粒在煙氣以高速流動急轉變向過程中，借助重力及慣性力而沉降下來的除塵裝置。二線窯頭是多層重力沉降室，處理風量同一線，內部設置多層水平布置隔板，沿煙氣流動方向布置，是一種能使含塵氣流中的塵粒借助本身的重力作用而沉降下來的除塵裝置。

為了減少AQC爐內管束的磨損，必須提高沉降室的捕集效率。具體方法：①降低室內氣流速度；②降低沉降室高度；③增大沉降室長度。而實際使用效果中，該廠二線窯頭安裝的多層重力沉降室由于占地面積大，沉降室長，收塵效果要好。一線窯頭安裝的慣性力沉降室占地面積小，設備體積小，收塵效率比較低。建議建設單位面積允許的情況下，選擇空間大的多層重力沉降室要好。

1.4 窯頭篦冷機噴水的影響

隨著國家環保政策的嚴格要求，許多建材企業原來使用的電收塵排放顆粒物已不能達標，紛紛改造為袋式除塵器，由于袋收塵所用濾袋對使用溫度有嚴格要求，入口風溫不能超過200℃，在入口溫度超過160℃時，我廠篦冷機噴水系統會通過PLC程序控制進行噴水降溫。這種操作直接導致含水分的熟料粉塵煙氣進入AQC爐，使過熱器層和一級高壓蒸發器層管束的螺旋鰭形片內被熟料顆粒堵死，嚴重影響了鍋爐熱吸收效率，降低了AQC鍋爐的出力，影響發電功率。

為了減少噴水次數，但又不造成收塵濾袋著火事故，我廠采取了如下措施：①在窯頭袋收塵入口煙道上安裝了冷風閥，此冷風閥由熟料中控室窯操作員控制。在遇到異常工況或緊急情況，入口溫度達到并超過200℃時，中控室應及時跳停頭排風機，關閉風機入口擋板，并打開冷風閥門進行應急降溫，盡量減少使用噴水系統。②為了防止袋收塵器入口溫度出現假信號，溫度虛高引起篦冷機噴水系統運行，在入口煙道測點安裝A與B兩支熱電偶，每個熱電偶均有擋風罩進行保護，熱電偶應定期檢查并進行更換。兩支熱電偶測量溫度實時對比，如兩者差值超過20℃，延時1min后，篦冷機噴水系統會發出報警，此時應及時檢查兩支熱電偶的情況。

2 射水抽汽系統改造

射水抽汽器是發電維持凝汽器真空系統的重要部件，其維護或購買成本較高；另一方面，射水箱溢流排水量大，造成水資源浪費；且外排水溫度高，不能直接作為循環水池補水，需經污水站二次處理，造成水處理費用增加。因此，我公司決定采用高效率的節能裝置—油環真空裝置取代射水抽汽系統。

油環真空泵組所有部件均成套組成在一個公用底座上，放置于靠近抽真空管道的位置。在凝汽式汽輪機停機時，從射水抽汽器前端抽真空管道上引出一根抽汽管并在管道上安裝截止閥（型號：J41H-16 DN100）。抽汽管與前置冷卻器連接安裝。油環真空泵組的進汽管與前置冷卻器連接安裝。前置冷卻器回收水管與熱井連接。冷卻進水總管可以連接至循環水進水管，也可以連接至工業水進水管上。為了提高夏季冷卻效果，最好接到工業水進水管上。冷卻進水總管分別與前置冷卻器和油箱冷卻器連接，作為冷卻水進水管；出水管連接到循環水回水管，最終回到循環水池。管道安裝流程見圖1。

原射水抽汽系統動力設備是兩臺射水泵電動機，一用一備。現在新安裝的油環真空泵組動力設備是兩臺真空泵電動機，一用一備。所以節電效益就是兩種泵電動機功率對比。參數對比見表1。

將現射水抽汽系統改造為油環真空泵組后，合計每年節省費用約12.7萬元，少開采地下水近6萬噸。

3 結束語

本文提出了水泥窯純低溫余熱發電生產中出現的問題，并有針對性的采取了技改等措施，達到了正常生產、節能減排的目的，希望能供同行共同討論，優化余熱發電生產，使噸熟料電耗和經濟指標達到設計要求。