技术 | 某公司提高余热发电量的措施

某公司两条熟料生产线(#1线设计熟料产能700t/d，#2线设计熟料产能2500t/d)配套7.5MW纯低温余热发电项目，采用单压系统，汽机为低参数纯凝汽轮机，额定功率7500kW，额定进汽压力1.0MPa，额定进汽温度340℃，排汽压力0.008MPa，内效率为81％，转速3000r/min。配套四炉一机形式，#1线不能单独发电，#2线可以单独发电。

运行初期，两条线都生产，吨熟料发电量在33kWh左右，但从2014年开始，发电量逐年下降，2015年随着#1生产线的停产，发电量更是在30kWM以下。主要问题：汽轮机排汽温度、射水箱水温、凝结水温、真空度、循环水进出水温差、端差值都严重超过合理值；SP锅炉和AQC锅炉换热效果不佳，AQC锅炉入口温度和压力波动较大；总产气量较低，蒸汽温度和压力也偏低，导致吨熟料发电量长期达不到设计值。

(1)在停机后检查，发现余热发电系统循环水池、射水箱内、凝汽器中固体沉淀物较多，凝汽器内部ф20mm不锈钢管结硬垢较多，约230根管子堵塞，导致凝汽器工作异常，各处参数不能控制在正常范围内。

(2)#2线窑头烟风温度不稳定，窑头烟风温度随着水泥窑的波动而波动，且多数时间低于380℃，最低时窑头温度只有260℃，蒸汽质量较差，使得发电机做功较差，负荷达不到设计功率。

(3)停机检修时发现，#2线窑头锅炉蒸发器排管局部变形，约20％表面有积灰，烟风通流面积减少，外表面结熟料垢厚约为0.5mm。

(4)#2线窑尾锅炉排管间积灰较多影响散热，窑尾锅炉原来振打锤经常断裂，不能保证全部运行，导致清灰效果较差。

(5)经标定，窑尾旁路阀门漏风量较大。

3.1 余热发电系统

(1)凝汽器每根换热管内成功应用实时在线清洗及强化换热系统(RCCS)。该装置包括：螺旋纽片、特种钢支架、陶瓷轴承等部件。无需外加动力，利用循环水自身的流速驱动，在螺旋扭矩的作用下，随水流快速旋转，将循环水流动形式由层流变为紊流，以阻止颗粒物在管内的停留和集结，阻止硬垢的形成。使用7个月后利用窑临停机会，检查凝汽器发现，实时在线清洗及强化换热系统(RCCS)的螺旋纽片表面有轻微的软泥，无硬垢。

(2)利用检修对AQC锅炉过热器20根排管进行了更换，对其余排管熟料垢进行了彻底清理。

(3)对SP锅炉清灰系统所有振打锤进行改造，对原来的螺栓式全部改造为一体式，故障率明显降低，有效提高了振打效果。

(4)提高余热发电循环水泵的使用率。原操作规程规定循环水泵是用二备一，长期只运行两台，发现压力一直偏低。为配套RCCS系统正常运行，将操作规程改为三台泵每天同时运行4h，每隔12h运行一次，将凝汽器进出口水压压差由原来的0.1MPa提高到了0.16MPa，有效保证了水的流速。

3.2 水泥窑窑头部分

(1)对烟风风道进行了改造，原取风点在篦冷机二段最前端，在篦冷机一段(二室)增加同样管径取风口，见图1。两个管道各安装一高温蝶阀进行调节控制，有效提高了烟风温度，将烟风温度由原来的360℃提高到了430℃以上。

图1 新加热风管道图

(2)对篦冷机进行了改造，将固定篦板由原来的3排增加到了7排，对篦板结构进行了优化，固定篦床的特点在于供风方式是按照篦板排列的“列”的顺序排列供风，将一段所有篦板更换为控制流充气篦板及阻力篦板，有效提高了熟料冷却效率，同时提高了窑头烟风温度和二次风温。

(3)经过风量平衡计算，篦冷机原有配套的4台高压冷却风机的额定参数不满足设计要求，于是对3302、3304、3305和3306四台风机进行了改造，改造前后参数见表1。改造后固定床风机出口压力由原来的7500Pa提高到了11000Pa，一室篦下压力由原来的6500Pa提高到了7500Pa，出篦冷机熟料温度明显下降。

表1 改造前后技术参数

3.3 水泥窑窑尾

(1)对SP锅炉旁路百叶阀进行有效密封，在闸板阀门打开时闸板上翻的面上焊接倒扣的10#槽钢，在闸板阀门打开时闸板下翻的面上焊接槽钢的受力面，焊接槽钢要尽量保证槽钢正反扣向接触到槽钢彼此的中心，形成迷宫式密封，使阀门阀板在开启时不受影响，达到可靠的密封。

(2)将高温风机所有法兰用薄钢板做成箱体进行密封，避免了高温风机的漏风。

3.4 配料及操作调整

(1)将原来的石灰石、黏土、采矿废石三组份配料调整为四组份配料，在生料中配料中加入1.2％的煤矸石，将C1温度在原温度的基础上提高了15℃，提高了窑尾锅炉的产气量。

(2)严格控制稳定熟料三率值。熟料的率值不但会影响到水泥窑的煅烧和熟料质量，同时对余热发电影响也较大，当熟料KH过低时，熟料烧成所需的热量较少，熟料冷却时带出来的热也较少；当熟料KH过高时，熟料结粒不好，飞砂料较多，篦冷机料床不易控制，发电量也会降低。根据水泥窑和余热发电综合效率，该公司三率值控制为KH=0.890，SM=2.7，IM=1.6。

(3)从操作观念上转变，由原来“只管窑，不兼顾余热发电”变为“水泥窑和余热发电兼顾”，将吨熟料发电量纳入水泥窑操作员考核指标。对AQC锅炉进气温度和风量作了严格的要求，没有特殊情况不得擅自大幅调整。在保证篦冷机熟料料层、篦冷机各室风机的风量、窑尾和窑头排风量的前提下，熟料冷却效率明显提高，二次风温和余热发电AQC烟风温度、风量稳定。

通过以上改造措施的实施以及在操作、配料上的调整配合，余热发电系统发电功率稳步提升，水泥窑系统也运行稳定。余热发电系统近3年数据对比见表2。

表2 余热发电系统近几年数据对比

从表2可以看出，随着篦冷机改造以及AQC锅炉取风口前移和双阀门调节控制，AQC锅炉进口烟风比原来提高了50℃以上，AQC锅炉进口负压提高了150Pa，而AQC锅炉出口温度没有上升，AQC锅炉工作效率提高明显，AQC锅炉蒸汽压力和温度也将随之提高；SP锅炉进口温度比原来提高了25℃左右，在高温风机同样转速的条件下，进口负压提高300Pa，锅炉的通风量明显提高，旁路漏风量减少明显，SP锅炉工作效率得以提高；主蒸汽温度和压力逐年提升，主蒸汽量比原来提高了4t/h以上，为发电提供了更多更优质的蒸汽；凝汽器工作更加稳定高效，避免了因排汽温度高而造成的效率下降问题，端差温度可长期控制在5℃以下，真窑度能稳定在-0.08MPa左右；发电功率提高明显，吨熟料发电量提高了3.5kWh/t。

作者：郑虎

来源：《甘谷祁连山水泥有限公司》

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