技术 | 窑尾锅炉蒸汽温度提升方案

一、研究背景

某水泥厂3500t/d水泥生产线配套余热锅炉，窑尾锅炉未设置独立过热器，而是设置了公共过热器ASH，将窑尾锅炉饱和蒸汽与窑头锅炉蒸汽一并引入公共过热器ASH过热后送入汽轮机发电，在后续运行过程中，当公共过热器ASH出现故障停运时，窑尾无法独立产生过热蒸汽，产生的蒸汽无法进入汽轮机，造成能源浪费，同时影响水泥生产线稳定性，且该项目还存在运行过程中锅筒水位波动较大，水位控制难的问题。

二、余热锅炉原设计概况及运行过程中存在问题

锅炉主要配置双压窑头锅炉AQC、双压窑尾锅炉SP、公共过热器ASH，窑头锅炉中压段微过热，蒸汽温度250℃、窑尾锅炉中压段出口蒸汽为饱和蒸汽，窑头250℃过热蒸汽与窑尾饱和蒸汽一并引入公共过热器ASH过热至380℃后送至汽轮机发电，低压段170℃蒸汽作为低压缸补汽用，提升锅炉发电量，锅炉主要设计参数如下：

锅炉投运后各项指标基本达到设计参数，但存在两个问题，问题一，由于窑尾无独立过热器，当公共过热器ASH出现故障时，窑尾锅炉无法独立运行，影响窑线系统的稳定运行；问题二，锅筒水位波动较大，水位难以控制，影响锅炉稳定运行。

三、问题分析及解决

针对问题一，解决该问题的有效途径是于窑尾锅炉增加过热器，将蒸汽温度提升至满足汽轮机安全运行温度，提高能源利用率，同时保证水泥生产线的稳定运行。

针对问题二，经查阅原设备图纸发现，窑尾锅炉为立式布置，锅筒位于钢柱顶部，余热烟气上进下出，由于没有布置过热器，从上至下，中压段依次布置6组蒸发器，一组中压省煤器，第1、2组蒸发器为3管圈，第3~6组蒸发器为双管圈，锅筒标高约为38.6m，蒸发器1入口集箱标高约为34.6m,与锅筒之间的高差约为4m，汽水连接管采用集中下降管、集中上升方式连接成循环回路，结合运行过程中出现的水位波动现象，初步判断为水循环问题，经过水循环计算，蒸发器1循环倍率较低，低于合理区间，因此判定为水循环问题，主要原因是锅筒与蒸发器1之间高差不足，重位压差无法克服阻力，造成水动力不足，解决的方法是降低阻力或增加重位压差，由于管束的结构及改造成本限制，采用增加重位压差的方法更可取，提高重位压差可从两个方面着手，一是提高锅筒，二是降低蒸发器。

结合以上两个问题，为降低业主改造成本，解决方案是将蒸发器1更改为过热器，将锅筒产生的饱和蒸汽引至过热器加热至约300℃后引至ASH公共过热器，同时设置蒸汽旁通管路，从而解决当ASH出现故障时造成的水泥窑线不能稳定运行的问题，同时还增加了蒸发器与锅筒之间的高差，解决了水动力不足的问题。

在进行汽水循环倍率核算时发现，改造后，原蒸发器2的循环倍率在合理区间，而蒸发器3的循环倍率低于控制值，原因在于蒸发器2采用3绕管束，蒸发器3采用2绕管束，蒸发器3的单管沿程阻力过大，从而造成汽水循环动力不足，因此将蒸发器3由2绕管束更换3绕管束，以减少沿程阻力并增加管束流通截面，从而提升汽水循环倍率，满足锅炉安全运行，改造前后简图如下图所示。

四、结束语

水泥余热锅炉作为水泥生产线的配套设备，是通过利用烟气余热进行发电，降低烟气排放温度，达到节省能源、保护环境、提升企业经济效益的目的，在整个余热发电系统中，余热锅炉的稳定性相对较弱，因此在进行系统设计时，应把余热锅炉系统的稳定性及安全性放在第一位，只有余热锅炉系统稳定安全运行时，其它相关系统才能稳定运行，因此出于系统稳定性考虑，窑尾锅炉应有设置独立过热器。

作者：魏海军  肖勇

单位：四川川润动力设备有限公司

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