技术 | 提升余热发电与二次风温的篦冷机改造

引言

某公司4500t/d水泥生产线及配套的7.5MW余热发电分别由两家设计院设计。熟料烧成采用六级低阻力双系列预热器、ф4.8m×68m水泥窑、第四代步进式中置辊破篦冷机；余热电站发电机装机功率为7.5MW，设计熟料产量达到5500t/d时，单位熟料发电量达到29kWh/t或发电功率6645kW。

公司水泥窑2019年7月正式投产运行，余热电站同年9月并网发电，投产前水泥窑产量约5300t/d，运行相对稳定。余热电站投运后熟料产量达到5500t/d时，余热电站发电功率只有3200kw，吨熟料发电量约17kWh/t，偏离设计指标。电站总包方组织专家和专业技术人员调试运行期间连续跟踪调整，在优先考虑余热发电的条件下增大窑头排风机开度提升电站发电量，每次调整只能短时间达到23kWh/t，且窑头温度波动大影响水泥窑正常运行。

针对存在的问题结合水泥窑运行状况该公司专业技术人员进行分析，认为导致余热电站发电量偏低和水泥窑运行波动大的原因主要有以下方面：

(1)篦冷机一室风机电流波动大，做功不稳定，风机电流上下波动约40A。为避免电机电流过载风机转速控制偏低，篦冷机高温段冷却风量不足，部分热能随熟料从篦冷机高温段带入篦冷机中温段，从而使二、三次风温偏低。但由于篦冷机中低温段篦板不同其冷却效率不如高温段，为了保证篦冷机出料温度，只能通过大风量来实现冷却，导致余热电站风量大、风温低，余热发电量偏低。

(2)余热电站取风点偏向窑头，存在余热发电与水泥窑抢风现象，即实际运行中“零压面”向窑头方向偏移，破坏了篦冷机热平衡，余热发电锅炉运行时随着“零压面”偏移部分高温风进入余热取风口，导致二、三次风温偏低，最低时在900℃以下。

(3)斜拉链地坑冒灰，窑头负压控制高，影响二、三次风量及余热发电风量。在运行中因斜拉链地坑有冒灰现象，操作人员采用加大窑头排风机来控制窑头负压，使篦冷机热回收区与余热回收区以及后续冷却废气区“零压面”整体向窑头方向偏移，影响了二、三次风及余热发电风温、风量。

(1)针对篦冷机一室风机电流波动大问题，在篦冷机活动篦板第一块加装盲板，减少冷风直接吹穿料层，使固定篦板料层厚度稳定，有利于厚料层操作，篦冷机一室风机电流波动减少，提高了篦冷机高温段冷却效率。

(2)针对窑头锅炉温度低与水泥窑抢风问题，在错峰限产阶段对“零压面”篦冷机顶部增加5.12m×0.3m×0.8m挡风墙，通过挡风墙将“零压面”固定的理想位置，以减少窑头余热锅炉与水泥窑抢风问题(见图1)。

图1 篦冷机改造挡风墙示意图

(3)针对熟料拉链机地坑冒灰现象，公司组织专业人员讨论后，在熟料地坑尾部增加ф800mm收尘管道(见图2)，直接与窑头收尘器相连，在系统正常运行后，地坑冒灰问题得到彻底解决。

图2 熟料地坑增加收尘管道

发电量显著提升，见表1运行数据。2020年与2019年比较，余热电站每小时发电量增加1630kWh，按每天运行24h，每度电0.45元，每年10个月运行时间计算，年可节约用电成本约500万元。

表1 改造前后运行数据

改造后水泥窑运行更加稳定，水泥窑熟料产量基本稳定在5800t/d，阶段性达到6000t/d以上。斜拉链地坑冒灰的现象得到根治，给现场环境治理创造了良好条件。

在该公司对篦冷机进行局部改造后，余热发电提升明显，为企业创造较好的收益。设计院对公司回访后认为局部改造方案切实可行且成效突出，改造方案得到设计院的认可，并根据我公司改造方案在后续篦冷机设计上进行了方案调整。项目的成功实施极大的鼓舞了专业技术人员攻坚克难的信心和优化运行指标的决心。

作者：高廷，王小军，王民君，黄彦龙，黄亮亮，蔺佰栋

来源：《天水祁连山水泥有限公司》

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