窯尾鍋爐蒸汽溫度提升方案

　　水泥窯余熱鍋爐是回收水泥余熱高溫煙氣中熱能的裝置，根據(jù)煙氣來源不同，分為窯頭鍋爐及窯尾鍋爐，窯頭鍋爐煙氣主要來自篦冷機的高溫煙氣，窯尾鍋爐煙氣主要來預熱器，在早期的部分余熱鍋爐中，窯尾鍋爐未設置獨立過熱器或微過熱，將窯尾鍋爐及窯頭鍋爐蒸汽送至ASH過熱器過熱后引入汽輪機發(fā)電，而這樣的結構有利有有弊，本文主要探討窯尾鍋爐無過熱器時出現(xiàn)的問題及解決方案。

一、研究背景

　　某水泥廠3500t/d水泥生產(chǎn)線配套余熱鍋爐，窯尾鍋爐未設置獨立過熱器，而是設置了公共過熱器ASH，將窯尾鍋爐飽和蒸汽與窯頭鍋爐蒸汽一并引入公共過熱器ASH過熱后送入汽輪機發(fā)電，在后續(xù)運行過程中，當公共過熱器ASH出現(xiàn)故障停運時，窯尾無法獨立產(chǎn)生過熱蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽無法進入汽輪機，造成能源浪費，同時影響水泥生產(chǎn)線穩(wěn)定性，且該項目還存在運行過程中鍋筒水位波動較大，水位控制難的問題。

二、余熱鍋爐原設計概況及運行過程中存在問題

　　鍋爐主要配置雙壓窯頭鍋爐AQC、雙壓窯尾鍋爐SP、公共過熱器ASH，窯頭鍋爐中壓段微過熱，蒸汽溫度250℃、窯尾鍋爐中壓段出口蒸汽為飽和蒸汽，窯頭250℃過熱蒸汽與窯尾飽和蒸汽一并引入公共過熱器ASH過熱至380℃后送至汽輪機發(fā)電，低壓段170℃蒸汽作為低壓缸補汽用，提升鍋爐發(fā)電量，鍋爐主要設計參數(shù)如下：

　　鍋爐投運后各項指標基本達到設計參數(shù)，但存在兩個問題，問題一，由于窯尾無獨立過熱器，當公共過熱器ASH出現(xiàn)故障時，窯尾鍋爐無法獨立運行，影響窯線系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；問題二，鍋筒水位波動較大，水位難以控制，影響鍋爐穩(wěn)定運行。

三、問題分析及解決

　　針對問題一，解決該問題的有效途徑是于窯尾鍋爐增加過熱器，將蒸汽溫度提升至滿足汽輪機安全運行溫度，提高能源利用率，同時保證水泥生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行。

　　針對問題二，經(jīng)查閱原設備圖紙發(fā)現(xiàn)，窯尾鍋爐為立式布置，鍋筒位于鋼柱頂部，余熱煙氣上進下出，由于沒有布置過熱器，從上至下，中壓段依次布置6組蒸發(fā)器，一組中壓省煤器，第1、2組蒸發(fā)器為3管圈，第3~6組蒸發(fā)器為雙管圈，鍋筒標高約為38.6m，蒸發(fā)器1入口集箱標高約為34.6m,與鍋筒之間的高差約為4m，汽水連接管采用集中下降管、集中上升方式連接成循環(huán)回路，結合運行過程中出現(xiàn)的水位波動現(xiàn)象，初步判斷為水循環(huán)問題，經(jīng)過水循環(huán)計算，蒸發(fā)器1循環(huán)倍率較低，低于合理區(qū)間，因此判定為水循環(huán)問題，主要原因是鍋筒與蒸發(fā)器1之間高差不足，重位壓差無法克服阻力，造成水動力不足，解決的方法是降低阻力或增加重位壓差，由于管束的結構及改造成本限制，采用增加重位壓差的方法更可取，提高重位壓差可從兩個方面著手，一是提高鍋筒，二是降低蒸發(fā)器。

　　結合以上兩個問題，為降低業(yè)主改造成本，解決方案是將蒸發(fā)器1更改為過熱器，將鍋筒產(chǎn)生的飽和蒸汽引至過熱器加熱至約300℃后引至ASH公共過熱器，同時設置蒸汽旁通管路，從而解決當ASH出現(xiàn)故障時造成的水泥窯線不能穩(wěn)定運行的問題，同時還增加了蒸發(fā)器與鍋筒之間的高差，解決了水動力不足的問題。

　　在進行汽水循環(huán)倍率核算時發(fā)現(xiàn)，改造后，原蒸發(fā)器2的循環(huán)倍率在合理區(qū)間，而蒸發(fā)器3的循環(huán)倍率低于控制值，原因在于蒸發(fā)器2采用3繞管束，蒸發(fā)器3采用2繞管束，蒸發(fā)器3的單管沿程阻力過大，從而造成汽水循環(huán)動力不足，因此將蒸發(fā)器3由2繞管束更換3繞管束，以減少沿程阻力并增加管束流通截面，從而提升汽水循環(huán)倍率，滿足鍋爐安全運行，改造前后簡圖如下圖所示。
改造前

改造后

四、結束語

　　水泥余熱鍋爐作為水泥生產(chǎn)線的配套設備，是通過利用煙氣余熱進行發(fā)電，降低煙氣排放溫度，達到節(jié)省能源、保護環(huán)境、提升企業(yè)經(jīng)濟效益的目的，在整個余熱發(fā)電系統(tǒng)中，余熱鍋爐的穩(wěn)定性相對較弱，因此在進行系統(tǒng)設計時，應把余熱鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性放在第一位，只有余熱鍋爐系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行時，其它相關系統(tǒng)才能穩(wěn)定運行，因此出于系統(tǒng)穩(wěn)定性考慮，窯尾鍋爐應有設置獨立過熱器。