技术 | 9MW水泥余热发电系统调试问题及措施

前言

随着国家“碳达峰”、“碳中和”相关政策的大力推广，要求各企业加速低碳技术研发推广、促进企业结构转型，广西鱼峰余热发电项目严格遵循国家政策指导，运用新型二代水泥技术，通过节能减排实现低能耗、低排放、提效益的全面优化。本文结合该余热发电项目的工程实例，分析余热发电调试中出现的实际问题，给出调整解决措施，确保在调试期间中控人员能够安全平稳地操作运行，并对余热发电运行调试工作进行经验介绍。

本项目利用二代水泥技术，窑头篦冷机采用中置破碎，窑头锅炉进口废气温度偏高，系统装机能力90MW。由于六级预热器出口烟气温度低，为了充分利用余热资源，选择将窑尾锅炉换热所产蒸汽送至窑头锅炉公共过热器过热。本项目采用窑头锅炉双压、窑尾锅炉单压的热力系统配置。余热发电原则性热力系统见图1。

图1 余热发电原则性热力系统图

2021年11月10日本项目开始进入分系统调试，期间分别完成了仪表对点、辅机试转、阀门传动检查、联锁保护试验、发电机保护、励磁、同期等系统的调试，于2021年11月18日引入烟气进行煮炉，20日经化验合格煮炉结束，21日开始对锅炉及管道进行蒸汽吹扫，23日经打靶合格蒸汽吹扫结束，26日完成汽轮机启动前静态试验后开始冲转，于26日05时45分定速冲转3000r/min，定速后完成了调门严密性试验、电气短路试验、空载试验、励磁特性试验、假同期、一次核相，于26日11时05分发电机首次并网成功，28日完成电气超速试验和机械超速试验，试验完成后再次并网，于29日11时21分汽轮机带负荷运行至满负荷90MW，满负荷期间汽轮机各参数均正常，振动值优良。28日并网后，余热锅炉及汽轮机组均运行平稳，一直保持连续发电（调试期余热发电运行参数见表1），至调试结束共计发电1696344kWh。

表1 余热发电运行工况

（1）余热发电调试初期，主蒸汽压力维持在0.7~0.8MPa左右，未达到设计运行值，后核实因篦冷机尾部旁路风门实际开度全开，但仅在水泥线DCS控制显示，余热发电DCS未标识该阀门并无法操作阀门开度。该风阀全开导致烟风负压不够且进入窑头锅炉烟温较高，后续余热发电DCS画面已增补该阀门标识并通过及时联系中控调节尾风旁路阀门开度。调试人员建议后期对篦冷机尾部烟风阀增加信号至余热发电DCS，便于控制。

（2）调试过程中由于流量计未安装，管道保温工作局部未完成，需等待安排停窑余热发电消缺工作，业主要求降负荷调试阶段运行维持在7~8MW，以保证设备在安全工况下运行。运行过程中，发现AQC入口烟温过高，主蒸汽温度到3800℃以上，超过汽机额定进汽温度，于是通知中控操作人员逐步开启篦冷机尾部风阀至50％，窑头锅炉风管冷风阀全部打开（经核查窑头锅炉风管冷风阀故障，最大实际开度仅能调节至55％，此问题需要停窑后进行检查消缺工作），发现主蒸汽温度仍较高，因此调试决定关闭SP去AQC的蒸汽管道电动阀，使两炉主蒸汽在管路中直接汇合以保证进汽轮机蒸汽温度处于340~360℃的安全范围，发电机实际发电功率7~8MW。首次并网满负荷正常运行时，操作人员误将篦冷机尾部风阀由10％关闭到0％，AQC进口烟温由4150℃骤降至350℃，对余热发电运行工况造成较大波动，调试人员要求禁止将篦冷机尾部烟风阀完全关闭，至少保留5％开度，以防止主蒸汽温度过低，对汽轮机安全运行造成影响。

（3）2021年12月1日进行正向设计工况实验：开启SP炉去AQC炉蒸汽电动阀，关闭旁路电动阀，随着篦冷机尾部烟风阀开度由50％每10％下降（50％-40％-30％-20％-10％-5％-3％），篦冷机余热发电取风烟风冷风阀开度跟着由55％每5％逐步降至关闭操作，篦冷机尾部风阀最终到达3％开度，篦冷机尾部冷风几乎全部汇入发电取风口，锅炉负压提升明显，AQC高温高压过热段由440℃逐步降至410℃，AQC主蒸汽在380~365℃之间波动，发电功率达到9.6MW，找出烟风阀门开度与AQC进口烟风温度的关联特性。

（4）2021年11月29日发生余热发电中控室厂用电跳停突发情况，导致余热发电中控室操作员站、工程师站、汽轮机发电机、TSI、505全部断电停止运作。查明进线控制柜超过电气保护定值0.5A，初步判断可能存在接地问题或者三相不平衡导致的零序电流。后续要求现场排除故障接地的同时，零序过电流保护按照规程20A整定，零序电流整定值设置为1A。现场按照图纸设计增设UPS电源，保证在总降侧掉电的情况下，操作员站、工程师站等不会出现断电情况。

（5）轴封冷却器风机出现反转问题。轴加风机现场施工为两路合并抽气，需现场分两路单独抽气以避免叶轮倒转；中控操作人员应注意轴加风机电流，定时巡检保证轴加不满水。

（6）凝汽器真空度太低。现场排查发现油环真空泵前置冷却器安装位置过低，冷却水不能顺利排至凝汽器。调试建议抬高前置冷却器安装位置，使高差满足凝结水顺利排至凝汽器热井。

（7）汽轮机振动。汽轮机提升转速起机时，发生轴瓦振动值超过允许值，汽机只能紧急拍停，通过现场核查寻找问题来源，发现主蒸汽管道A02号弹簧吊架和A03号刚性吊架安装位置装反，经过现场施工更改，振动明显改善至安全值，这个经验要求现场应严格按照设计图纸施工，积极组织安全巡检。

技术调试是余热发电基建安装工程的最后一环，是整个机组由静态转为动态、冷态转为热态、建设阶段转为生产阶段的必要工作。在余热发电调试过程中，要把握篦冷机尾风风阀开度对AQC入口烟温的影响、零序过电流保护的重要性、凝汽器真空度的改善措施、汽机振动的原因及解决措施等方面。着力于通过现场实际问题消缺，改善余热发电运行工况，保证机组安全稳定投运，从而为业主后续投产使用消除隐患。

作者：孟宪1，孙晓辉1，刘伟意2，王景平3

来源：《1中国中材国际工程股份有限公司（南京）；

2苏州中材建设有限公司；

3内蒙古建筑材料工业科学研究设计院有限责任公司》

微信公众号：备件网（关注查询更多资讯）

（本文来源网络，若涉及版权问题，请作者来电或来函联系！）