技术 | 水泥窑余热发电创新管理探讨

1.1 存在的问题

我公司现有3500t/d水泥生产线，配套6MW余热电站，工艺布置为三台锅炉，一台6MW汽轮机组。余热电站管辖厂余热电站运行、厂污水处理与自来水供水、厂职工浴室与暖气。余热电站的锅炉运行，离不开除盐水的制取，以6MW机组为例，运行正常时，每日耗水约50t。为实现延缓结垢，循环水实行一级反渗透制取除盐水补充循环水，每日耗水约900t。庞大的除盐水制取量需多台制水设备同时运行，大量工作人员分工。技改前锅炉制水工艺为反渗透外加混床处理，以前余热发电制水班组为四人工作，每班工作，设备维护、水质取样分析等。

1.2 解决方案

（1）为实现制水环节节省人力：经过技改升级设备，首先锅炉水制取在原有设备上升级成两级反渗透加EDI制水设备，并对控制系统采取电气升级，通过PLC编程模块控制程序实现远程自动控制，接入中控室DCS控制画面远程监视，实现通过联锁储水箱水位自动启停设备，实现制水过程无需人员亲身参与，只需监视设备运行即可。

（2）通过检测进出口压力，判断出滤料压差，当压差超过一定值实现联锁反洗设备的功能，原水预处理实现自动化生产。

（3）EDI制水设备升级改造后由于设备能够自己还原，可以节省原先人工洗床的大量的人力，不用酸碱再生液提升了安全与环保。

（4）水质取样化验方面，取样工序通过管道接入到化验室附近，取样便捷；因取样水为长流水，流入下水道造成浪费，通过改进取样水流入接水槽，水槽的排水口接入水箱，水箱设置一套自动排水装置，把收集的取样水打入循环水管道，实现废水回用，节约用水。水质化验方面升级自动分析加药化验设备，省去人工分析环节。综上所述，通过设备与工艺整合升级，水务工作留有一位专工即可。

2.1 存在的问题

余热发电中控，普遍使用DCS集成控制系统，工作时主要操作点是凝结水泵控制，锅炉水位控制、汽轮机进汽压力控制、负荷控制等。锅炉为特种设备，所以设备管理极为严格，余热发电因为热源取自水泥窑，因出料的不稳定，热源也不稳定，随之所面临风险也是极为不确定的，工作中控制参数点较多工作复杂，给操作员带来极大工作量。

2.2 解决方案

（1）安全运行方面：机组运行中安全方面汽包满水易造成水冲击事故。为解决此问题构筑两道防线：通过把汽包紧急放水阀改为电动阀，通过DCS 编程实现当水位超过允许最高水位时自动开启排水，排到设定水位后自动关闭。可最大程度降低由于操作员失误造成锅炉满水引起的事故。通过DCS编程把进汽机主蒸汽温度与机组跳机联锁，当主蒸汽温度低于允许值时启动联锁停机，保护汽轮机。

（2）自动控制方面：凝结水排水方面首先电机控制升级为变频器控制，在凝结水管道上增加流量计，通过PID编程，以蒸汽流量数值、凝结水水位数值、凝结水流量数值三个变量，控制变频电机，凝汽器热水井水位的自动控制在设定范围内。凝结水泵运行经验看，在较大功率时存在振动大、设备损耗大的特点，经过振动测试，电机在40Hz以下既可维持低振动又可维持稳定出水，通过DCS编程限制电机在40Hz内运行，对设备安全运行起到一定作用。

（3）汽包水位的自动控制：因为水泥窑余热发电的特殊工艺，操作员很大一部分工作是锅炉汽包上水的控制，我厂有3台锅炉6个汽包，操作员工作量极大。面临问题，我们通过改进远程水位计，使每个汽包可以在DCS中控画面上有3个远传4~20mA 信号模拟量的水位显示，升级给水流量计与压力变送器，通过对DCS程序PID编程，以每个汽包3个水位为参照值，给水流量、压力为校正值，通过控制每路管道电动给水阀与变频给水泵实现把汽包的水位控制在合理区间内，极大节省了操作员的工作量。

3.1 存在的问题

余热电站因受热源不稳定因素影响，在运行中，并、退锅炉情况时常发生，为确保安全生产，必须开蒸汽管道疏水进行泄压排气。疏水管道大多是对空排放，不但产生巨大的噪声污染，也有热源污染和视觉污染，对环境有较大影响，同时也有一定的烫伤风险。水蒸汽的排空造成除盐水后续大量补充，除盐水制取成本较高，增加了运行成本。

3.2 解决方案

为解决噪音、蒸汽浪费、人身安全等问题，我厂设计了一套消音蒸汽回收装置，可以回收一定量外排蒸汽，缓解蒸汽浪费，降低噪音污染、避免烫伤等安全环保问题。工作步骤：蒸汽排汽管道→蒸汽扩容消音装置→蒸汽回收降温装置→冷凝装置→蒸憎水回收装置。蒸汽噪声问题我厂采用大排量蒸汽消音器，可有效降低噪音。蒸汽凝结装置采用冷凝器可有效回收一定量蒸汽，凝结水汇集到储水箱，再经过水泵打到软化水箱，用于发电锅炉的补水。

4.1 存在的问题

因业务相近，越来越多的水泥企业把厂区供水、浴室管理、暖气、污水处理环节交给余热发电来管理，这些业务多为零散工作会占用一部分人力资源。

4.2 解决方案

为解决以上问题，发电业务不能丢，也要兼顾以上业务，只有通过自动化改造把不必要的人工省去。首先通过改造浴室门与照明，把普通门改造为电动门，通过远程自动化设备，利用手机软件就可控制门和灯的开闭。洗澡水供应环节，通过对水泥窑筒体加装换热罩工艺，实现自动循环加热洗澡水与暖气水，热水环节可供全厂职工取暖与洗澡。污水处理新上一套MBR污水处理设备，处理后通过控制远程绿化水泵实现浇花，路面洒水。厂区自来水控制利用稳压供水工艺，可实现根据用水量自动调控水泵供给量，当没有用水时利用稳压罐保持压力，停止水泵，节省人工也节约电力。厂区一共有水表23块，升级更换了远程水表，水表内置4G卡，可定时发送数据，通过电脑可查看实时数据。

在工作中运用创新管理理念，进行工序与人员整合，在精简人工与设备创新管理方面取得了良好效果。以上的创新管理使岗位由15人减少到12人，工作包含电气、设备等故障处理及日常维护，发电运行工作全部自己解决，实现了优化工艺，精简人员，提高效率的目的。

作者：郑鹏，王震，王明月

所属：山东崇正特种水泥有限公司

来源：《水泥工程》

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