水泥窯余熱電站投入運(yùn)行后電站及水泥窯生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生的問題及解決方法
大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司是一家以技術(shù)為先導(dǎo),集技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備成套、工程施工、運(yùn)營管理于一身的工程公司,主要從事工業(yè)余熱、地?zé)帷⑻柲?、風(fēng)能、潮汐能、沼氣能、垃圾能等新能源開發(fā)利用,目前所做的主要工作是新型干法水泥窯純低溫余熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)、技術(shù)服務(wù)、設(shè)備成套、工程總承包、投資運(yùn)營管理等。公司自2005年12月成立以來,發(fā)展到今天已歷經(jīng)了3年半時(shí)間。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我公司采用大連易世達(dá)第二代余熱發(fā)電技術(shù)已為92條水泥窯配套建設(shè)了75座純低溫余熱電站,電站總裝機(jī)容量達(dá)到了609.8MW,相當(dāng)于減建了一座60萬kW火力發(fā)電廠,截止目前建設(shè)的余熱電站中已有24座并網(wǎng)發(fā)電,約占設(shè)計(jì)電站總數(shù)的1/3,其余電站仍在設(shè)計(jì)和施工之中。從投入運(yùn)行的24座余熱電站運(yùn)行情況來看,噸熟料發(fā)電量達(dá)到了38-46kWh/t-cl,平均為42kWh/t-cl,電站隨窯運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到了97%以上,自用電率為6.2%,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但是電站從開始并網(wǎng)到達(dá)標(biāo)二者之間跨躍卻經(jīng)歷了一段從不穩(wěn)定到穩(wěn)定,從低水平發(fā)電到高水平發(fā)電,從粗放運(yùn)行到精細(xì)化運(yùn)行的曲折過程。本人參加了部分電站的調(diào)試工作并對并網(wǎng)運(yùn)行電站進(jìn)行了回訪,在調(diào)試和回訪的基礎(chǔ)上,經(jīng)總結(jié)、歸納提出如下15個(gè)電站及水泥窯生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生的問題及解決方法,供與會(huì)專家和電站管理者在工作中參考。
問題1.關(guān)于合理加減負(fù)荷
汽機(jī)的加減負(fù)荷一般是通過增大或減小油動(dòng)機(jī)行程來完成,對水泥窯余熱發(fā)電一般不存在根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整油動(dòng)機(jī)行程的問題,汽機(jī)加減負(fù)荷一般是根據(jù)鍋爐產(chǎn)汽情況由操作員來調(diào)整。但電站運(yùn)行初期,操作員經(jīng)驗(yàn)不足,普遍存在加減負(fù)荷操作不合理的問題,即加減負(fù)荷操作過快、過大、過勤。負(fù)荷調(diào)整不合理,對汽機(jī)效率和壽命影響很大。當(dāng)調(diào)整過大、過快時(shí),電站處于準(zhǔn)閃蒸發(fā)電,發(fā)電量迅速升高,但持續(xù)時(shí)間不長,發(fā)電量開始降低,隨即又進(jìn)行減負(fù)荷操作,如此往復(fù),電站發(fā)電波動(dòng)非常大,因此加減負(fù)荷操作是發(fā)電穩(wěn)定的關(guān)鍵。
正確合理的加減負(fù)荷操作是根據(jù)余熱條件控制給水量,根據(jù)給水量控制出汽量,根據(jù)出汽量確定油動(dòng)機(jī)行程大小。并努力做到蒸汽溫度、壓力保持不變。為做到這一點(diǎn),需操作員與水泥中控密切配合,根據(jù)窯頭窯尾余熱條件及其的變化趨勢,及時(shí)調(diào)整水量,調(diào)整油動(dòng)機(jī)行程,合理控制出汽量,從而保證了水位穩(wěn)定,蒸汽參數(shù)穩(wěn)定,發(fā)電量的均衡穩(wěn)定。
問題2.關(guān)于汽機(jī)真空
水泥企業(yè)配套余熱發(fā)電是近幾年的事情,相當(dāng)一部分單位對汽機(jī)真空問題認(rèn)識不足,往往是真空偏低。
電站設(shè)計(jì)要求汽機(jī)真空為0.007MPa(表壓-0.093MPa),排汽溫度為38.7℃,實(shí)際汽機(jī)真空普遍偏低于此值,如:山東濟(jì)南某電站2007年并網(wǎng),2008年汽機(jī)真空仍為真空為0.01MPa(表壓-0.090MPa),排汽溫度為45~46℃;又如山東濰坊某電站2007年并網(wǎng),2008年4月汽機(jī)真空仍為真空為0.012MPa(表壓-0.088MPa),排汽溫度高達(dá)49℃;又如山東淄博某電站2007年并網(wǎng),2008年4月汽機(jī)真空仍為真空為0.009MPa(表壓-0.091MPa),排汽溫度43.7℃;再如湖北黃石某廠汽機(jī)真空仍為真空為0.01MPa(表壓-0.090MPa),排汽溫度為45.8℃;與電站設(shè)計(jì)指標(biāo)真空平均偏低0.003MPa,排汽溫度平均升高7.1℃。
根據(jù)理論計(jì)算真空每降低0.001MPa,排汽溫度上升2.4℃,排汽焓增高12.495kJ/kg。對2500t/d水泥窯余熱電站,若進(jìn)入汽輪機(jī)中壓蒸汽為22099kg/h,低壓蒸汽為5256kg/h,中壓進(jìn)汽焓3176.5kJ/kg,低壓進(jìn)汽焓2772.9kJ/kg,汽機(jī)效率以0.78計(jì),經(jīng)計(jì)算由此引起發(fā)電量下降84.8kW,降低1.7%。若按真空每降低0.003MPa計(jì),發(fā)電量下降229.0kW,降低4.9%。對5000t/d水泥窯余熱電站,若進(jìn)入汽輪機(jī)中壓蒸汽為40323kg/h,低壓蒸汽為12565kg/h,中壓進(jìn)汽焓3176.5kJ/kg,低壓進(jìn)汽焓2772.9kJ/kg,汽機(jī)效率以0.78計(jì),經(jīng)計(jì)算由此引起發(fā)電量下降171.3kW,降低1.7%。若按真空每降低0.003MPa計(jì),發(fā)電量下降462.7kW,降低4.8%。
汽機(jī)真空降低一般與汽輪發(fā)電機(jī)密閉性、射水抽汽器特性、凝汽器銅管脹口完好性,冷卻水溫和冷卻水量以及凝汽器銅管表面熱阻有關(guān),當(dāng)檢查排除汽輪發(fā)電機(jī)密閉性、射水抽汽器性能因素后,重點(diǎn)通過加強(qiáng)操作維護(hù)來提高汽機(jī)真空。如某廠為降低自用電率,只開一臺(tái)循環(huán)水泵,循環(huán)水量不足導(dǎo)致汽機(jī)真空降低,排汽溫度升高。還有某廠原水雜質(zhì)多,過濾不嚴(yán)格導(dǎo)致銅管表面結(jié)垢,熱阻增大,真空降低,排汽溫度升高。還有某廠循環(huán)水加藥不嚴(yán)格導(dǎo)致銅管表面粘掛微生物導(dǎo)致熱阻增大,真空降低,排汽溫度升高。
我們回訪中發(fā)現(xiàn)這一問題很嚴(yán)重,講明原因,危害及處理辦法后。這些電站很重視,均采取了行之有效的解決辦法。如山東濟(jì)南某廠對冷凝器進(jìn)行酸洗后,每天再用膠球清洗裝置做一次清洗,現(xiàn)汽機(jī)真空已由過去的0.01MPa(表壓-0.090MPa) 達(dá)到0.006MPa(表壓-0.094MPa),提高0.004MPa;排汽溫度由45.8℃降為38℃,下降了7.8℃;發(fā)電量提高450kW左右,由于效果顯著許多廠前去學(xué)習(xí)參觀,目前山東平陰某廠、安丘某廠等均采用了酸洗和膠球清洗裝置,均收到了預(yù)期效果。
問題3.關(guān)于SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段
自從水泥窯配套余熱鍋爐后,余熱的合理使用問題應(yīng)當(dāng)是一個(gè)首要問題,如何做到合理使用水泥窯余熱呢?我們的指導(dǎo)思想是:一個(gè)根據(jù)和一個(gè)堅(jiān)持。一個(gè)根據(jù)是:根據(jù)梯級利用原理,即根據(jù)水泥窯余熱分布,做到高能高用,低能低用,即將450~550℃高溫余熱用于生產(chǎn)過熱蒸汽,將210~400℃中溫余熱用于生產(chǎn)飽和蒸汽,將160~220℃低溫余熱用于生產(chǎn)低壓蒸汽和原料烘干,將價(jià)值很低的150℃以下的低品位余熱用于循環(huán)風(fēng)。一個(gè)堅(jiān)持是:堅(jiān)持“能”盡其材,“量”盡其用。按照這一原理我們利用窯頭冷卻機(jī)前部500℃高溫余熱,設(shè)計(jì)了獨(dú)立過熱器,利用窯頭電收塵排出的100℃低溫余熱,設(shè)計(jì)了篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)系統(tǒng),利用窯尾烘干溫度在170~220℃變化的實(shí)際,設(shè)計(jì)了SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段,通過調(diào)節(jié)SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段的低壓蒸汽產(chǎn)量使出SP爐廢氣溫度從170~220℃變化,以滿足不同烘干要求。
但是一些剛并網(wǎng)發(fā)電單位甚至有些運(yùn)行已很長時(shí)間的單位,如:最近并網(wǎng)的湖北某電站,浙江紹興某電站,對這一指導(dǎo)思想仍未完全理解。表現(xiàn)比較突出的就是SP低壓調(diào)溫蒸汽段使用問題。這些單位只利用了它的產(chǎn)汽功能,而忽略了它的調(diào)節(jié)功能。當(dāng)原料溫度降低、水分增大,需要較高的烘干溫度時(shí),不是通過調(diào)節(jié)SP低壓調(diào)溫蒸汽段的低壓蒸汽產(chǎn)量的方式來解決,而是通過開啟旁通閥門的方式來完成。
采取后一方式調(diào)節(jié)是嚴(yán)重?fù)p失發(fā)電量的,而采用前一方式調(diào)節(jié)其電量損失較少。通過計(jì)算,采用前一方式調(diào)節(jié)其電量損失:對2500t/d水泥窯余熱電站為0~320kW,平均為160kW;對5000t/d水泥窯余熱電站為0~650kW,平均為325kW;而用后一方式調(diào)節(jié)其電量損失:對2500t/d水泥窯余熱電站為0~880kW,平均為440kW;對5000t/d水泥窯余熱電站為0~1990kW,平均為995kW;與前一方式相比,電量損失:對2500t/d水泥窯余熱電站平均增加280kW;對5000t/d水泥窯余熱電站平均增加670kW;目前以第一代余發(fā)電技術(shù)設(shè)計(jì)的水泥窯余熱電站,因無調(diào)溫低壓蒸汽段,只能采取后一方式調(diào)節(jié)烘干廢氣溫度。因此余熱的利用不夠合理,浪費(fèi)仍比較嚴(yán)重。
通過我們回訪和現(xiàn)場講解,逐步糾正了一些單位的錯(cuò)誤操作,發(fā)電量明顯得到提高,如湖北某電站,糾正前平均發(fā)電量為8500kW,糾正后為平均發(fā)電量為9300kW,平均提高800kW;再如浙江紹興某1000t/d水泥窯電站,糾正前平均發(fā)電量為2200kW,糾正后為平均發(fā)電量為2400kW,平均提高200kW;事實(shí)上,SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段除具有以上調(diào)溫功能外,還具有調(diào)濕功能。如窯尾采用電收塵器,SP爐投運(yùn)后收塵效果會(huì)受到影響,為了不影響收塵效果,將SP爐生產(chǎn)的低壓蒸汽用于廢氣增濕(相應(yīng)的減少發(fā)電量),這樣可解決余熱電站對窯尾收塵效果的負(fù)面影響問題。
目前一些單位沒有使用好SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段另一主要原因是培訓(xùn)工作還沒有完全到位,操作員對余熱的質(zhì)和量的概念沒有完全理解,對SP爐低壓調(diào)溫段設(shè)置的作用和目的還不清,對SP爐低壓調(diào)溫蒸汽段的操作要領(lǐng)還沒有掌握。因此要加強(qiáng)對電站操作管理人員技術(shù)培訓(xùn)。
問題4.篦冷機(jī)操作與管理
篦冷機(jī)作為熟料燒成過程中重要機(jī)組,擔(dān)負(fù)著熟料冷卻和熱量回收任務(wù)。
1370℃不同粒徑的高溫熟料從喂料端進(jìn)入冷卻機(jī)并平鋪在篦床上,在篦板推力的作用下向出料端移動(dòng),在移動(dòng)過程中篦下冷卻空氣源源不斷地通過篦板穿過料層,與熱物料進(jìn)行熱交換,熱交換結(jié)果是熟料被冷卻,空氣被加熱。熟料的冷卻可近似地看作為一維不穩(wěn)態(tài)冷卻過程,過程中冷卻時(shí)間基本一定,冷卻風(fēng)量基本一定,因不同時(shí)段的傳熱溫差不同,傳熱速度也不一樣,開始階段非???,以后迅速減慢,前1/3時(shí)間段幾乎完成了全部換熱量的60~70%。由于出窯熟料的溫度、液相量、顆粒級配、比熱、產(chǎn)量、布料均勻性時(shí)常變化,而傳熱又對熟料溫度、液相量、顆粒級配、比熱、料量、布料等非常敏感,因此前期傳熱特點(diǎn)是快速而多變。
由于影響因素多,操作參數(shù)相關(guān)性差,因此熟料冷卻只能模糊控制。這種控制對熟料燒成影響不大。但對窯頭余熱鍋爐影響卻十分大,表現(xiàn)比較明顯的是,窯工藝狀況雖未發(fā)生異常,但進(jìn)ASH和AQC爐的卻做出了較大的反應(yīng)。為減弱上述影響,可通過以下操作解決。
1.密切關(guān)注二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫及其它們的溫差。一般出窯熟料物性參數(shù)變化對二次風(fēng)溫影響不大,但對三次風(fēng)溫影響較大。此時(shí)可通過觀察三次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫與二次風(fēng)溫差值變化來判定窯況的改變,并及時(shí)采取應(yīng)對措施。一般當(dāng)三次風(fēng)溫升高或三次風(fēng)溫與二次風(fēng)溫差值變小時(shí),可減慢篦速,或減小鼓風(fēng)風(fēng)壓,或減慢篦速和減小鼓風(fēng)風(fēng)壓同時(shí)進(jìn)行。反之,當(dāng)三次風(fēng)溫降低或三次風(fēng)溫與二次風(fēng)溫差值變大時(shí),可加快篦速,或增加鼓風(fēng)風(fēng)壓,或加快篦速和增加鼓風(fēng)風(fēng)壓同時(shí)進(jìn)行。
2.密切關(guān)注各風(fēng)室鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度、轉(zhuǎn)速及電流。目前操作員只注意鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度和轉(zhuǎn)速,卻忽視了鼓風(fēng)機(jī)的電流。因?yàn)楫?dāng)出窯熟料物性參數(shù)發(fā)生變動(dòng)后,各風(fēng)室通風(fēng)阻力將會(huì)發(fā)生微弱的變化,進(jìn)而引起鼓風(fēng)量變化,因此風(fēng)機(jī)電流或風(fēng)機(jī)功率將有所變化。當(dāng)電流或功率有減小趨勢時(shí),應(yīng)有意識的開大風(fēng)門或增大轉(zhuǎn)速,并將電流或功率控制在更高的參數(shù)值上。反之,當(dāng)電流或功率有增高趨勢時(shí),應(yīng)有意識的減小風(fēng)門或降低轉(zhuǎn)速,并將電流或功率控制在更低的參數(shù)值上。
上述操作應(yīng)與三次風(fēng)溫或三次風(fēng)溫與二次風(fēng)溫差值變化相兼顧,操作中盡量采用調(diào)風(fēng)量的辦法,最好不要調(diào)篦速,調(diào)篦速會(huì)導(dǎo)致更多因素變化,使篦冷機(jī)更難控制。篦速控制要與下料量和窯速保持一致。
3.加強(qiáng)篦板使用與維護(hù),做到同室同期,嚴(yán)禁同室新老混用,尤其是高溫室和中溫室。我們知道不同齡期的篦板,孔隙率不同,新篦板孔小,老篦板孔大,同用一個(gè)室會(huì)導(dǎo)致上風(fēng)不均勻,熟料冷卻不好,廢氣溫度降低,熱效率下降。
4.加強(qiáng)配料,加強(qiáng)均化,加強(qiáng)熱工檢測,定期對計(jì)量設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定,穩(wěn)定窯的熱工制度。
5.定期開門檢查篦冷機(jī)內(nèi)熟料結(jié)粒情況,布料情況,紅河情況等。
6.兩個(gè)余風(fēng)風(fēng)門的開啟,破碎上部的余風(fēng)煙囪常開,篦冷機(jī)的余風(fēng)根據(jù)排氣溫度來開戶啟。
問題5.關(guān)于過熱器積灰(結(jié)皮)堵塞
在并網(wǎng)運(yùn)行的電站中了解到,由于過熱器工作溫度的關(guān)系(設(shè)計(jì)在500~550℃,有些電站實(shí)際高達(dá)600~700℃),因此不同程度地存在著過熱器堵塞問題(06年及07年先期投產(chǎn)的余熱電站中有個(gè)別電站余熱過熱器存在積灰堵灰問題,由于發(fā)現(xiàn)堵灰問題后修改了過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),因此近年投產(chǎn)的電站已不存在這個(gè)問題)。
過熱器堵塞主要發(fā)生在進(jìn)口2~4排換熱管的翅片的間隙中,密實(shí)、堅(jiān)固,不易清除。過熱器堵塞影響過熱器通風(fēng),影響蒸汽過熱度,影響發(fā)電量,情況嚴(yán)重時(shí)還危及電站安全運(yùn)行。
從形成過熱器堵塞物質(zhì)來看:一種是黃料粉,另一種是熟料粉。前者是因窯串料,大量生料粉串入冷卻機(jī)并在冷卻機(jī)鼓風(fēng)作用下分散懸浮進(jìn)入過熱器,導(dǎo)致過熱器堵塞。這種情況下形成的堵塞,速度快,分布均勻,阻力大,但質(zhì)地比較松軟,比較容易清除。后一種情況形成的堵塞是逐漸形成的,與溫度有直接關(guān)系,溫度低時(shí)形成速度比較慢,溫度高時(shí)形成速度比較快,堵塞物質(zhì)是水泥熟料,其與換熱管和換熱管的翅片結(jié)合緊密、堅(jiān)固,很難清除。
前一種情況形成的堵塞比較容易理解,主要與高溫度和大粉塵濃度有關(guān)。后一種情況形成的堵塞比較復(fù)雜,從形成過程和現(xiàn)象分析,后一種堵塞與熟料成分和操作溫度有關(guān)。高溫熟料含有液相粘性物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì),這些物質(zhì)遇溫度較低的換熱管和換熱管的翅片后并在其上冷凝結(jié)晶,粘掛,從而形成堅(jiān)固堵塞物質(zhì)。
過熱器堵塞一旦形成,很難徹底清除,因此過熱器堵塞本著預(yù)防為主,定期清理為輔,主輔兼?zhèn)涞霓k法加以控制。措施主要有:
?、艊?yán)格控制過熱器進(jìn)口煙氣溫度
蒸汽過熱不僅需要較高的煙氣溫度,還要有一定煙氣數(shù)量。由于冷卻機(jī)內(nèi)高溫風(fēng)數(shù)量有限,當(dāng)少量提取時(shí),溫度高,流量小;當(dāng)大量提取時(shí),溫度低,流量大;因此可通過調(diào)整高溫風(fēng)流量的辦法來調(diào)整過熱器溫度。具體操作時(shí)以高溫Ⅰ為主,以高溫Ⅱ作為補(bǔ)充,適當(dāng)增大過熱器通風(fēng)量,以確保進(jìn)入過熱器的煙氣溫度不至太高,又不影響蒸汽過熱。為便于操作,過熱器進(jìn)口煙氣溫度控制在500℃,最高不應(yīng)超過550℃。
⑵將進(jìn)口幾排翅片管改成光管
由于光管的附著力差,不易結(jié)皮積灰,它的換熱可使煙氣降溫,便利進(jìn)入翅片管煙氣溫度降至500℃以下。因此可大大減輕過熱器堵塞問題。
?、窃谶M(jìn)口適當(dāng)位置裝設(shè)吹掃裝置
目前普遍采用的過熱器堵塞清掃裝置主要有:超聲波除灰器,乙炔爆燃吹灰器,蒸汽吹灰器等。從使用情況看均有一定的效果,超聲波除灰器價(jià)格較貴,乙炔爆燃吹灰成本較高,比較好的是蒸汽吹灰。建議在過熱器進(jìn)口裝設(shè)蒸汽吹灰裝置。
?、榷ㄆ诟鼡Q備用管束
由于每次停機(jī)時(shí)間短,不能對過熱器進(jìn)行徹底清理,因此在大修時(shí),用備用管束替換工作管束,然后對換下的工作管束進(jìn)行下線清理。清理干凈后,留作備用管束備用。
?、杉訌?qiáng)與水泥中控配合,發(fā)現(xiàn)水泥窯串料及時(shí)關(guān)閉過熱器進(jìn)口閥門,同時(shí)打開放汽閥門。
問題6.關(guān)于生料磨操作調(diào)整
生料制備一般都采用烘干兼粉磨工藝,按主機(jī)設(shè)備不同分為管磨生料制備系統(tǒng)和立磨生料制備系統(tǒng)。
該系統(tǒng)可使最大入磨水分5%的配合物料,經(jīng)烘干后達(dá)到出磨水分0.5%。所需熱源由窯尾C1筒提供,廢氣溫度通過預(yù)增濕調(diào)整到入磨要求溫度。一般管磨烘干用風(fēng)較少,但要求烘干溫度較高,一般為250~280℃,控制出磨廢氣溫度80℃;而立磨烘干用風(fēng)較多,但要求烘干溫度較低,一般為210~250℃,控制出磨廢氣溫度90℃。
考慮原料入磨系統(tǒng)均使用了三道鎖風(fēng)裝置,漏風(fēng)較少;再有實(shí)際入磨物料水分不高,一般在2.0~3.5%之間,因此實(shí)際入磨溫度:管磨為190~230℃;立磨為180~220℃。出磨溫度:管磨為80℃;立磨為90℃。所需烘干用出C1出口廢氣需階段增濕降溫后再入磨。當(dāng)由SP余熱鍋爐降溫取代階段增濕降溫后,由于前者含水量極少,后者含水量較高。因此同樣溫度條件下的廢氣,前者干燥能力較強(qiáng),后者較差。換句話說,對同樣烘干能力廢氣,前者廢氣溫度較低,后者溫度較高。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),出SP余熱鍋爐溫度調(diào)整為:
管磨為170~210℃;
立磨為160~200℃。
出磨控制溫度調(diào)整為:
管磨為70℃;
立磨為80℃。
問題7.關(guān)于煤磨熱風(fēng)管道改造與操作調(diào)整
煤磨烘干熱源一般取自篦冷機(jī)中部靠前位置,提取溫度一般為300~400℃,而煤磨烘干用廢氣溫度一般為200~250℃,因此熱風(fēng)在入磨前需配入大量冷風(fēng)。這樣將造成大量高品位余熱資源浪費(fèi),為減少浪費(fèi),增加收益,一般采取高低溫風(fēng)搭配的辦法加以解決。高溫風(fēng)仍從原取風(fēng)口提取,低溫風(fēng)從原余風(fēng)排出管道抽取。兩股熱風(fēng)匯合后入磨,兩股熱風(fēng)調(diào)整由中控員通過遙控設(shè)在兩股熱風(fēng)管道上的電動(dòng)蝶閥來完成。
控制參數(shù):
高溫風(fēng):300~400℃ 高溫閥:55~28%
低溫風(fēng):120℃ 低溫閥:45~72%
入磨風(fēng):200~250℃
出磨風(fēng):70℃
問題8.關(guān)于耐火澆注料的使用維護(hù)
在冷卻機(jī)經(jīng)過熱器到AQC鍋爐及冷卻機(jī)到AQC鍋爐的聯(lián)接管道及沉降室中使用耐火澆注料。耐火澆注料的使用與維護(hù)水泥廠都很有經(jīng)驗(yàn),主要把握三點(diǎn):
1.選料合理:即根據(jù)使用部位的技術(shù)要求進(jìn)行選料,對冷卻機(jī)經(jīng)過熱器到AQC鍋爐及冷卻機(jī)到AQC鍋爐的聯(lián)接管道及沉降室,由于溫度不高,廢氣中化學(xué)成分穩(wěn)定,含塵濃度不高,因此選用GT-13N普通耐堿澆注料即可。
2.施工規(guī)范:
?、虐厌敯磮D紙要求加工,焊接要牢固,間隔尺寸符合圖紙要求,表面涂瀝青,瀝青厚度均勻。
⑵硅酸鈣板粘貼做到灰漿飽滿,灰縫均勻,不超過2mm,硅酸鈣表面要刷防水漆。
?、悄0逯ёo(hù)要符合要求。
?、葷沧⒘媳仨氃跀嚢铏C(jī)中攪拌,先干混,后加水,水灰比控制在6~8%,同一鍋料要求30分鐘內(nèi)用完。
⑸澆注時(shí)要用振搗棒振搗密實(shí)。
?、拾磮D紙要求預(yù)留膨脹縫,膨脹縫應(yīng)留設(shè)在錨固件間隔的中間位置。
3.嚴(yán)格的燒烤養(yǎng)護(hù)制度:
根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制的升溫曲線,對澆注料進(jìn)行燒烤養(yǎng)護(hù)。燒烤中防止升溫過快發(fā)生爆裂,確保水分正常排出。
問題9.關(guān)于旁路閥漏風(fēng)
SP旁路閥門的漏風(fēng)對發(fā)電量影響很大,旁路閥門每漏風(fēng)1%,發(fā)電量下降0.6%,因此必須嚴(yán)格控制,設(shè)計(jì)要求旁路閥漏風(fēng)率為2%,最大不應(yīng)超過3%,當(dāng)漏風(fēng)率超過3%時(shí),可能閥板變形或閥軸活動(dòng),當(dāng)經(jīng)過詳細(xì)檢測、檢查之后,應(yīng)采取措施修復(fù)。
問題10.關(guān)于余風(fēng)分離和甩風(fēng)
水泥窯配套余熱電站后,冷卻機(jī)后部形成的占冷卻機(jī)30~40%、溫度約90~150℃左右廢氣必須及時(shí)分離,并經(jīng)冷卻機(jī)余風(fēng)管道排掉,否則將嚴(yán)重影響系統(tǒng)發(fā)電效率。對2500t/d水泥窯,若低溫廢氣分離不凈,排氣溫度每上升1℃發(fā)電量下降5.8kW。對5000t/d水泥窯,若低溫廢氣分離不凈,排氣溫度每上升1℃發(fā)電量下降11kW。對2500t/d水泥窯,當(dāng)高溫廢氣無法分離隨即排出,每多排出200~250℃熱風(fēng)10000Nm3/h,發(fā)電量將下降102kW;對5000t/d水泥窯,當(dāng)高溫廢氣無法分離隨即排出,每多排出200~250℃熱風(fēng)10000Nm3/h,發(fā)電量將下降131kW。事實(shí)上,由于無法分離多排出的熱風(fēng)不只10000Nm3/h。如5月18日對黃石某電站標(biāo)定:余風(fēng)溫度為180℃,余風(fēng)風(fēng)量為130000 Nm3/h,相當(dāng)于多排200~250℃熱風(fēng)67000Nm3/h,由此導(dǎo)致發(fā)電功率下降為897kW。
導(dǎo)致余風(fēng)溫度偏高,風(fēng)量偏大的主要原因是冷卻機(jī)內(nèi)的高溫氣層運(yùn)動(dòng),個(gè)別廠還有206閥、207閥失靈等原因,解決措施可通過在冷卻機(jī)加設(shè)擋風(fēng)板,以及對206閥、207閥進(jìn)行修復(fù)來完成。
問題11.關(guān)于篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后的操作調(diào)整
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后,由于鼓風(fēng)溫度提高了50~70℃,同等條件下,風(fēng)機(jī)特性發(fā)生改變,鼓風(fēng)量將會(huì)減少。為獲取同樣的冷卻效果,就必須增大冷卻風(fēng)量(質(zhì)量流量);為使循環(huán)風(fēng)順利通過篦床冷卻熟料,就必須增大體積流量。因此要求在操作上適當(dāng)提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)門開度,適當(dāng)增大篦下鼓風(fēng)壓力控制或鼓風(fēng)機(jī)軸功率控制。
下表1是山東安丘某廠篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前后,篦下風(fēng)機(jī)控制參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)的變化情況。
表1:使用循環(huán)風(fēng)前后各風(fēng)機(jī)控制、調(diào)節(jié)參數(shù)變化情況表
階 段 |
參數(shù)內(nèi)容 |
單位 |
二段篦床下鼓風(fēng)機(jī) |
三段篦床下鼓風(fēng)機(jī) | |||||
57.18 |
57.19 |
57.20 |
57.21 |
57.22 |
57.23 |
57.24 | |||
無 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
篦下控制壓力 |
Pa |
6600 |
5500 |
6200 |
5500 |
4500 |
3500 |
3300 | |
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
風(fēng)門開度 |
% |
67 |
66 |
66 |
66 |
67 |
66 |
66 | |
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
96 |
153 |
69 |
169 |
168 |
87 |
113 | |
有 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
70~90 |
70~90 |
70~90 |
70~90 |
70~90 |
20 |
20 |
篦下控制壓力 |
Pa |
6900 |
6000 |
6500 |
5800 |
5800 |
4000 |
3700 | |
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
風(fēng)門開度 |
% |
77 |
75 |
77 |
75 |
75 |
75 |
76 | |
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
105 |
168 |
81 |
190 |
185 |
105 |
127 |
表中看出:使用循環(huán)風(fēng)后篦速未改變,但各室鼓風(fēng)壓力提高300~500Pa,提高5~10%,風(fēng)門開度增大10%,鼓風(fēng)電流提高約10%。
問題12.關(guān)于主蒸汽溫度偏低處理
第二代水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)使水泥窯余熱資源得到了有效的開發(fā)利用,設(shè)置了獨(dú)立過熱器,主蒸汽溫度較第一代技術(shù)得到了明顯提高和穩(wěn)定,一般情況下不會(huì)出現(xiàn)主蒸汽溫度偏低問題。但在窯生產(chǎn)不正常、過熱器堵塞、高溫?zé)煹篱y門故障等特殊情況下仍會(huì)出現(xiàn)主蒸汽溫度偏低或波動(dòng)問題。如山東某電站因過熱器經(jīng)常堵塞,清理前主蒸汽溫度不足300℃,清理后溫度迅速升高到380℃,之后,又因過熱器慢慢堵塞逐漸降低到300℃;又如四川某電站,單爐運(yùn)行時(shí)過熱度正常,但當(dāng)窯頭、窯尾二爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)主蒸汽溫度降低且變化不大,檢查發(fā)現(xiàn)是高溫Ⅰ閥門故障所致。
主蒸汽溫度偏低會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)效率和壽命下降,嚴(yán)重時(shí)將引起汽機(jī)設(shè)備故障。因此必須格外重視,發(fā)現(xiàn)主蒸汽溫度降低,應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。
如屬過熱器堵塞引起主蒸汽溫度降低,問題處理詳見“問題5.關(guān)于過熱器積灰(結(jié)皮)堵塞”。
如屬高溫Ⅰ閥門故障引起主蒸汽溫度降低,應(yīng)及時(shí)處理,如屬閥軸彎曲或卡死故障應(yīng)采取停機(jī)處理措施。
如屬水泥窯生產(chǎn)不正常引起主蒸汽溫度降低,問題輕者采取開大高溫Ⅱ閥門,關(guān)小高溫Ⅰ閥門來處理,問題比較嚴(yán)重時(shí)可采取開大高溫Ⅱ閥門,關(guān)小高溫Ⅰ閥門的同時(shí)增大余風(fēng)閥門開度,適當(dāng)開大中溫閥門開度的作法加以解決。
如主蒸汽溫度過低,在采取以上措施仍無法解決時(shí),應(yīng)立即退爐停機(jī),待問題處理后再起爐。
問題13.關(guān)于高溫風(fēng)機(jī)調(diào)整
許多人都曾思考,系統(tǒng)串入SP鍋爐后高溫風(fēng)機(jī)能力夠不夠的問題,現(xiàn)在可以明確回答,系統(tǒng)串入SP鍋爐后,高溫風(fēng)機(jī)能力不僅夠,而且還會(huì)有富裕,為什么呢?這可用風(fēng)機(jī)的軸功率計(jì)算公式進(jìn)行說明。因?yàn)?/P>
N1=HS1Q1/(1000ηS1)………………………………………………(1)
式中:N1—串前風(fēng)機(jī)軸功率,m3/s;
HS1—串前風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓,Pa;
Q1—串前風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量,m3/s;
ηS1—串前風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量,m3/s;
N2=HS2Q2/(1000ηS2) ……………………………………………(2)
式中:N2—串后風(fēng)機(jī)軸功率,m3/s;
HS2—串后風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓,Pa;
ηS2—串后風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量,m3/s;
Q2—串后風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量,m3/s;可用下式計(jì)算
Q2=(273+t2)/(273+t1)(P0-HS1)/(P0-HS2)Q1………………………(3)
式中:t2—串后進(jìn)風(fēng)機(jī)煙氣溫度,℃;
t1—串前進(jìn)風(fēng)機(jī)煙氣溫度,℃;
P0—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?,Pa;
一般串入SP鍋爐后風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓將增加1000Pa左右,即由串前的6000 Pa左右增至7000 Pa左右;又因?yàn)榇隨P鍋爐后煙氣溫度由300℃左右降至170~210℃,平均降至190℃,考慮3%SP鍋爐漏風(fēng)并設(shè)ηS1=ηS2后,進(jìn)入風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變?yōu)椋?/P>
Q2=(273+t2)/(273+t1)(P0-HS1)/(P0-HS2)Q1=0.8411Q1
?。?)/(2)得:
N2/N1=(HS2/HS1)(Q2/Q1)=(7000/6000)(0.8411Q1/Q1)=0.9813
N2/N1<1,說明風(fēng)機(jī)負(fù)荷減小。
根據(jù)以上計(jì)算分析,串入SP鍋爐后,風(fēng)機(jī)調(diào)整應(yīng)以C1筒負(fù)壓為基準(zhǔn),負(fù)壓保持與串入前一致即可。如果串前感到窯系統(tǒng)通風(fēng)不足,風(fēng)機(jī)調(diào)整可以以串前負(fù)荷為基準(zhǔn),調(diào)整后相應(yīng)窯的產(chǎn)量會(huì)有所提高。
問題14.如何防止窯頭排風(fēng)機(jī)能力不足
窯頭串入余熱鍋爐后,進(jìn)入窯頭排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量具有與ID風(fēng)機(jī)相同的情況,即溫度降低、風(fēng)量減少,不同的是窯頭串入余熱鍋爐后,系統(tǒng)阻力變化相對較大,詳見下表2。
表2:窯頭串入余熱鍋爐前后系統(tǒng)阻力變化情況
序號 |
項(xiàng)目 |
單位 |
串入AQC前 |
串入AQC后 |
1 |
冷卻機(jī)過剩廢氣量 |
Nm3/h |
300000 |
300000 |
2 |
風(fēng)機(jī)入口標(biāo)況廢氣量 |
Nm3/h |
330000 |
343200 |
3 |
風(fēng)機(jī)入口工況廢氣量 |
m3/h |
675124 |
478116 |
4 |
風(fēng)機(jī)入口廢氣溫度 |
℃ |
280 |
100 |
5 |
風(fēng)機(jī)入口靜壓 |
Pa |
-1000 |
-1950 |
6 |
進(jìn)氣密度 |
kg/m3 |
0.6320 |
0.9281 |
序號 |
項(xiàng)目 |
單位 |
串入AQC前 |
串入AQC后 |
7 |
電收塵器阻力 |
Pa |
250 |
250 |
8 |
煙風(fēng)管道阻力 |
Pa |
250 |
400 |
9 |
AQC余熱鍋爐阻力 |
Pa |
|
500 |
10 |
沉降室阻力 |
Pa |
|
300 |
11 |
AQC爐系統(tǒng)煙風(fēng)管道阻力 |
Pa |
|
400 |
12 |
冷卻機(jī)內(nèi)負(fù)壓 |
Pa |
-100 |
-100 |
13 |
風(fēng)機(jī)閘門阻力 |
Pa |
300 |
0 |
由于系統(tǒng)阻力變化相對較大,風(fēng)機(jī)負(fù)荷變化也相當(dāng)大,以5000t/d水泥窯為例,風(fēng)機(jī)負(fù)荷計(jì)算如下:
?、鸥G頭串入余熱鍋爐前風(fēng)機(jī)輸入功率的計(jì)算
N1=HS1Q1/(1000ηS1)=1000×675124/3600/1000/0.77=243.5kW
?、聘G頭串入余熱鍋爐后風(fēng)機(jī)輸入功率的計(jì)算
N2=HS2Q2/(1000ηS2)=1950×478116/3600/1000/0.77=336.3kW
⑶負(fù)荷相對變化
M=(N2-N1)/N1=(336.3-243.5)/243.5=38.1%
因負(fù)荷變化較大,對于選配較小的風(fēng)機(jī),串入余熱鍋爐后有可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)主軸機(jī)械強(qiáng)度不足,或風(fēng)機(jī)電機(jī)能力不足,因此應(yīng)對風(fēng)機(jī)主軸和電機(jī)進(jìn)行校核。
?、蕊L(fēng)機(jī)額定風(fēng)壓的修訂
窯頭風(fēng)機(jī)理論上按額定風(fēng)量1.3儲(chǔ)備、風(fēng)壓按1450Pa選配。但許多單位窯頭風(fēng)機(jī)配置較高,如四川峨勝廠窯頭風(fēng)機(jī)4500Pa(袋收塵阻力<1700Pa);又如蒙西廠窯頭風(fēng)機(jī)2995Pa(電收塵阻力<250Pa);再如華新武穴廠窯頭風(fēng)機(jī)2000Pa(電收塵阻力<250Pa);以窯頭風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1450Pa為例,當(dāng)串入余熱鍋爐后,風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓修訂如:
P2/P1=(ρ2/ρ1)( n2/n1)2…………………………………………(6)
式中:P2—串后風(fēng)機(jī)額定全壓,Pa;
P1—串前風(fēng)機(jī)額定全壓,Pa,P1=1450Pa;
ρ2—串后進(jìn)氣密度,kg/m3,ρ2=0.9281kg/m3;
ρ1—串前進(jìn)氣密度,kg/m3,ρ1=0.6320kg/m3;
n2—串后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),r/m;
n1—串前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),r/m;
當(dāng)n2=n2時(shí)取得最大值;
將表1等數(shù)據(jù)代入后:
P2 = P1ρ2/ρ1=1450×0.9281/0.6320=2129Pa
扣除150Pa動(dòng)壓后,P2靜壓=1979Pa>1950Pa,因此,只要串入余熱鍋爐后系統(tǒng)阻力滿足設(shè)計(jì)要求,一般窯頭風(fēng)機(jī)能力可以滿足要求。但當(dāng)窯頭鍋爐布置太遠(yuǎn),管徑選取過小,彎頭設(shè)計(jì)不合理時(shí),按1450Pa選配的窯頭風(fēng)機(jī)就會(huì)感到抽力不足,此時(shí)就要對場地、管道、彎頭等進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,如仍不能滿足設(shè)計(jì)要求,應(yīng)考慮更換窯頭風(fēng)機(jī)風(fēng)葉、更換風(fēng)機(jī)電機(jī)等。而對于窯頭風(fēng)機(jī)選配較大的水泥窯,串入余熱鍋爐后則不會(huì)出現(xiàn)窯頭排風(fēng)機(jī)能力不足問題。
問題15.關(guān)于減少余熱浪費(fèi)
現(xiàn)場回訪看到,許多企業(yè)的節(jié)能意識還不能完全到位,存在大量的余熱浪費(fèi)問題。如某廠原料磨三道鎖風(fēng)器失靈的問題;某廠原料磨熱風(fēng)管道不保溫的問題;某廠原料磨冷風(fēng)閥常開的問題;某廠煤磨喂料系統(tǒng)不鎖風(fēng)的問題;某廠煤磨冷風(fēng)閥常開的問題;某廠熟料帶走熱偏高問題;某廠C1本體及原有管道無保溫或保溫不符合要求問題等。由于上述問題普遍存在,余熱浪費(fèi)的問題也就普遍存在,不同的是有的單位很嚴(yán)重,有的單位不太嚴(yán)重,但不管嚴(yán)重還是不嚴(yán)重,只要有浪費(fèi)損失,勢必要犧牲另一部分余熱來加以彌補(bǔ),最終將導(dǎo)致余熱發(fā)電量降低。以5000t/d水泥窯為例,經(jīng)初步計(jì)算三道鎖風(fēng)器每增加1%漏風(fēng),電量損失38kW;原料磨熱風(fēng)管道每增降溫1℃,電量損失為19kW;原料磨冷風(fēng)閥每增加1%漏風(fēng),電量損失38kW;煤磨喂料系統(tǒng)每增加1%漏風(fēng),電量損失3.5kW;煤磨冷風(fēng)閥漏風(fēng)每增加1%,電量損失3kW;熟料帶走熱每提高10%,電量損失124.6kW;C1本體及原有管道保溫不規(guī)范或不保溫每降低1℃,電量損失40kW。
防止余熱浪費(fèi)的措施都很簡單,基本是保溫問題和防止漏風(fēng)問題,難點(diǎn)是點(diǎn)多、面廣、量大,一時(shí)難以全面解決,但是只要我們重視節(jié)能,推廣節(jié)能,鼓勵(lì)節(jié)能,在節(jié)能上打殲滅戰(zhàn)和持久戰(zhàn),余熱浪費(fèi)將逐漸減少,最終將完全消除,屆時(shí)余熱發(fā)電量將會(huì)得到進(jìn)一步提高。
結(jié)語
我國新型干法水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)從70年代末開始,經(jīng)歷了20余年的發(fā)展,目前其技術(shù)與裝備已很成熟,基本達(dá)到了點(diǎn)火下料之日,就是達(dá)標(biāo)之時(shí)的水平?,F(xiàn)在我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)方興未艾,尤其是第二代余發(fā)電技術(shù)與裝備處于日臻成熟時(shí)期,相信通過本次(西南區(qū))水泥窯低溫余熱發(fā)電技術(shù)高級研修班,對第二代水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)與裝備推廣普及,一些企業(yè)將從中受益:少走彎路,或不走彎路,及早駛?cè)氚l(fā)展快車道。研修班將為促進(jìn)節(jié)能減排,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)起到一定的積極作用。
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