如何提高窯操在余熱發(fā)電上的價值

  摘要：在工藝和裝備已經定型的情況下，余熱的運行效果與窯操的水平密不可分，如何在中控室獲取理想的操作效果，直接關系到余熱發(fā)電的運行情況和經濟效益。從操作員的培養(yǎng)，熱力系統(tǒng)的優(yōu)化，余熱發(fā)電的考核等方面闡述了如何來提高窯操的價值。

  現(xiàn)代水泥技術裝備和水泥窯余熱發(fā)電已經遍布祖國各地，余熱發(fā)電的基礎是水泥窯提供的余熱，在工藝和裝備已經定型的情況下，它的運行效果與窯操的水平密不可分，如何在中控室獲取理想的操作效果，直接關系到余熱發(fā)電的運行情況和經濟效益。

  1    如何培養(yǎng)一個優(yōu)秀操作員

  優(yōu)秀的操作員應該能夠利用所擁有的全部操作和管理資源，按照應有的程序與方法，根據(jù)現(xiàn)場實際作出判斷和選擇，從而實現(xiàn)最佳操作和管理。

  如何做一個好操作員，操作員進一步發(fā)展的方向是什么,操作員在企業(yè)中應該發(fā)揮什么作用？ 換句話講，企業(yè)對操作員應該有什么要求，企業(yè)如何培養(yǎng)和用好操作員？ 個人要做一個好的操作員，就應該具有一定的“三員”能力，即是操作員、又是技術員、還是調度員；企業(yè)要培養(yǎng)一個好操作員，就要給他一定的“三員”權利、機會和動力。

  因為操作員掌握的信息最全面、最直接、最及時，由他們直接的優(yōu)化操作、進步技術、調度人員，從管理上講，操作員崗位是最大效率崗位，所有上面的管理崗位和下面的支持崗位，都應該圍繞操作員崗位運轉。

  企業(yè)領導要支持和鼓勵操作員向“三員”努力，給他們一定的權利、幫他們樹立威信、為他們創(chuàng)造機會，當過操作員、特別是一個好操作員，應該作為生產系統(tǒng)領導的基本任職條件，用不了幾年這個企業(yè)就會出現(xiàn)人才濟濟的局面。

  2    正確認識現(xiàn)有的余熱發(fā)電水平

  我們來看看水泥熟料在生產過程中的熱效率是多少，它浪費了多少能源，如果把這些浪費的能源全部轉換成電，它又能夠發(fā)多少電？

  水泥熟料是由鈣質原料、硅質原料、鋁質原料、鐵質原料的混合物，經高溫煅燒形成的以硅酸鹽礦物為主的多相組成燒結體。在高溫熱力學條件下，物料經過了擴散分解反應、固相反應、液相燒結等多個主控反應過程。由于所用的原料不同、所得熟料的礦物組成有別，其理論熱耗一般波動在1630-1800kj/kg范圍內（約390-430kcal/kg）,這與所采用的生產工藝沒有關系。

  而我們現(xiàn)在的生產工藝，熟料熱耗能達到710kcal/kg熟料就已經是先進水平了。也就是說：①現(xiàn)在熟料燒成的熱效率約為 54.93%～60.56%；②單位熟料浪費的熱能約為 320～280kcal/kg熟料；③這些熱能折算成標煤約為 45710～40000g標煤/t熟料；④按國家規(guī)定的發(fā)電對標系數(shù)350g/kWh折算，可發(fā)電130～114kWh/t熟料。

  所以說，在水泥工藝沒有把熱耗降低到710kcal/t熟料以下之前，我們可以挖掘的潛力應在114kWh/t熟料以上，而我們現(xiàn)在采用的純低溫余熱發(fā)電才僅僅挖掘了40k^_Wh/t熟料左右。

  即使熟料熱耗能達到國際先進水平的700kcal/kg熟料，按以上推算，噸熟料浪費的余熱仍可發(fā)電126～110 kWh/t熟料，還是要比40k^_Ｗh/t熟料大得多。

  所以，不能說我們今天的余熱發(fā)電技術已經到頂了，純低溫余熱發(fā)電不應該滿足于現(xiàn)狀、更不應該排斥其他非純低溫技術的采用。我們的思路能不能再開闊一些，不能把剩余的70多kWh/t熟料的電能白白的浪費了。比如說：① 首先是純低溫余熱發(fā)電技術的突破，把可利用的溫度再降低一些；②  能不能搞一些低品質發(fā)電，用于對供電質量要求不高的裝置上。比如一般的通風、照明、制冷、空調等；③ 能不能搞一點不純低溫，用少量的其他綜合利用資源搞一點補燃。比如有機垃圾、煤矸石等；④ 或者不發(fā)電，直接用汽輪機拖動設備；⑤ 或者用于烘干、預熱等其他工藝。

  3    關于熱力系統(tǒng)的優(yōu)化

  “余熱發(fā)電”與“火力發(fā)電”相比，相同點都是發(fā)電。就發(fā)電系統(tǒng)來講，余熱發(fā)電沒有太多的新東西，而且裝備也要小得多，不會有太多的問題。

  所不同的是，一個是“余熱”、一個是“火力”，主要區(qū)別在熱力系統(tǒng)的不同上。進一步講就是熱源的不同，“余熱”這個熱源與“火力”相比，品質要低得多，利用起來要復雜得多，這才是搞好余熱發(fā)電的關鍵所在。

  目前的水泥窯純低溫余熱發(fā)電，熱力系統(tǒng)采用較多的是：“雙壓系統(tǒng)”和“窯尾蒸汽到窯頭進一步加熱”的設計，應該說比以前優(yōu)化了許多，也取得了明顯的效果，但還有進一步優(yōu)化的空間。主要是窯頭余熱的進一步細分，把短缺的優(yōu)質余熱分離出來，用于鍋爐的關鍵部位，比如：

  （1）在篦冷機篦上的二三段之間加隔墻，防止三段低溫廢氣串入對二段中溫廢氣的貧化；

  （2）將余熱發(fā)電在篦冷機上的取風口一分為二，實現(xiàn)高溫廢氣與中溫廢氣的分開使用，進一步提高鍋爐的蒸發(fā)能力；

  （3）在篦冷機的低溫區(qū)增加一個取風口，作為煤磨用風的主風源，原有中溫區(qū)的取風口僅作調節(jié)溫度使用，把原來用于煤磨烘干的中溫風讓給發(fā)電；

  （4）利用窯頭排放的廢氣（還有100多℃）作為篦冷機一二段的冷卻風源，抬高余熱發(fā)電的取風溫度，也減少了廢氣排放；

  （5）進一步增加篦冷機一二段的料層厚度（必要時須對篦下風機進行提壓改造），加強熟料中熱量的集中釋放，提高余熱發(fā)電取風溫度；

  （6）如有必要，可以在三次風管內、或窯頭罩內增設蒸發(fā)器；或直接取少量的三次風或二次風用于鍋爐的蒸發(fā)段；或采用有利于綜合利用的補燃措施。

  4    窯操如何為余熱發(fā)電創(chuàng)造條件

  實際上，對于余熱發(fā)電窯的操作，是既復雜又簡單。

  說復雜，是因為操作員被局限在既有的水泥窯和余熱發(fā)電的工藝和裝備上，如果對存在的問題不進行技術進步和改造，他所能發(fā)揮的作用是有限的。

  說簡單，是因為余熱發(fā)電要的無非是“供給鍋爐足夠穩(wěn)定的溫高量足的廢氣”，而滿足這個條件的最佳措施，就是優(yōu)化和穩(wěn)定水泥窯的運行。

  既然是水泥窯余熱發(fā)電，余熱發(fā)電就是以水泥窯廢氣余熱為基礎的發(fā)電，沒有水泥窯的穩(wěn)定運行就不可能有穩(wěn)定的廢氣余熱，穩(wěn)定的余熱發(fā)電也就無從談起。

  比如，喂料和喂煤的質和量的穩(wěn)定與否，直接關系到能否“供給鍋爐足夠穩(wěn)定的溫高量足的廢氣”，它的波動必將導致鍋爐溫度的忽高忽低，嚴重時將導致發(fā)電系統(tǒng)時而排氣運行、時而解列停運。相反，如果熟料系統(tǒng)生產穩(wěn)定，鍋爐與汽輪機的運行負荷就會穩(wěn)定得多，發(fā)電系統(tǒng)就能發(fā)更多的電。

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  操作員的職責是在盡量降低水泥窯系統(tǒng)余熱的情況下，充分將水泥窯余熱用于發(fā)電，當然不是讓水泥窯給發(fā)電系統(tǒng)去創(chuàng)造余熱，不能因為為了給多發(fā)電創(chuàng)造條件而犧牲了水泥窯的穩(wěn)定運行。否則，只能是為了多發(fā)電而犧牲了水泥窯、犧牲了水泥窯而導致了少發(fā)電，以多發(fā)電出發(fā)而以少發(fā)電告終。

  比如，某生產線為了多發(fā)電，沒有考慮自己原煤水分大、煤磨烘干能力不足的條件，盲目的將去煤磨的烘干用風改為發(fā)電用風，導致煤粉水分高達4% 以上，窯內火焰黑火頭變長，破壞了窯的原有熱工制度，入篦冷機的熟料溫度降低，不但影響了熟料的產質量、降低了余熱發(fā)電的發(fā)電量，還導致了熟料電耗、煤耗的增加。

  誠然，如果煤耗沒有因多發(fā)電而增加，就應該努力多發(fā)；如果煤耗在多發(fā)電的同時還在減少，不僅說明余熱潛力挖得對，更要反省余熱的來源及如何降低，但這不影響在降低余熱以前，還是應該把這部分浪費的余熱盡最大可能的利用起來。除努力穩(wěn)定水泥窯運行以外，操作員還可以考慮的措施有：

  （1）在前述“熱力系統(tǒng)的優(yōu)化”6條措施改造前，通過操作優(yōu)化也能部分完成；

  （2）在前述“熱力系統(tǒng)的優(yōu)化”6條措施改造后，在操作上更有了優(yōu)化空間和手段；

  （3）及時跟蹤和調整配料方案，控制合適的熟料結粒，優(yōu)化發(fā)電供風；

  （4）對余熱發(fā)電來講，更適合于高KH高SM配料方案，較高的燒成溫度會產生較大的余熱，這也正是窯外分解窯的優(yōu)點所在。事實已經證明，雙高配料有利于熟料強度的提高，較高的熟料強度有利于節(jié)能降耗和綜合利用；

  （5）適當控制水泥窯冷卻帶長度，充分發(fā)揮篦冷機的作用，優(yōu)化發(fā)電供風；

  （6）調整篦冷機各室供風，在不影響水泥窯運行的情況下，優(yōu)化發(fā)電供風；

  （7）調整平衡篦冷機各段速度，優(yōu)化各段料層厚度，優(yōu)化發(fā)電風溫；

  （8）對于篦冷機的操作，還要在溫度和熱焓間作好平衡。熱焓取決于廢氣的溫度和風量，而加大風量又會導致溫度的降低，只有在滿足蒸發(fā)溫度的情況下，追求最大的熱焓供給，才能多發(fā)電。

  5   關于余熱發(fā)電的考核問題

  這是大家爭論已久的問題，因為余熱發(fā)電與燒成煤耗有一定的影響，特別在對一條線的運行考核上，是以多發(fā)電為主還是以降煤耗為主，我認為關鍵要把握一個度，要根據(jù)具體情況具體分析、要互相兼顧，不應該因為重視這一方面而否定了另一方面。放之四海而皆準的真理，對局部的具體情況往往不是最佳的方案。

  5.1 按“熟料標煤耗發(fā)電量”考核

  “熟料標煤耗發(fā)電量” 概念，用于某條線的前后對比，考核其是否取得進步，是一個不錯的想法；但對于集團內不同生產線的對比，就顯出了他的局限性，由于其工藝、裝備、原燃材料不盡相同，決定了他們的煤耗不可能相同，當煤耗降不下來時更應該多發(fā)電、更有條件多發(fā)電，如果強制的控制發(fā)電量，只能是造成人為的浪費而已。

  “熟料標煤耗發(fā)電量”的本意是：“防止為提高發(fā)電量多燒煤，在降低煤耗的基礎上多發(fā)電”。后半句是對的，但前半句值得商榷。為什么要“防止為提高發(fā)電量多燒煤” 呢？關鍵是多燒了多少煤、多發(fā)了多少電，國家規(guī)定的發(fā)電對標系數(shù)為350g/kWh，如果因為多燒了300g煤而多發(fā)了2kWh的電，又有什么不可以呢？事實上這種可能性是存在的。

  余熱發(fā)電比要淘汰的小火電還要小，它之所以受到國家的鼓勵，并不是效率高，而是因為它能利用余熱，這是實事求是的體現(xiàn)。對于多燒一點煤如果多發(fā)的電投入大于產出、在大的環(huán)境中總煤耗是降低的，我們也應該實事求是。

  5.2 按“余熱利用率”考核

  某集團在運行考核上：對2005年以前建設的窯，考核指標為40kWh/t熟料；2005年以后建成的非四代篦冷機窯，考核指標為37kWh/t熟料；2005年以后建成的第四代篦冷機窯，考核指標為34kＷh/t熟料。根據(jù)技術裝備水平的先進程度，考慮他們具有的潛力大小，分別設置不同的考核指標，就是概念性的統(tǒng)一考核一個余熱利用率。

  舉一個極端的例子，設計為四級預熱器的窯，可以發(fā)到44 ~ 46kWh/t熟料，而設計為五級預熱器的窯最多也就能發(fā)40~42kWh/t熟料，不能按同一個“熟料標煤耗發(fā)電量”來考核。但這么具體的考核指標的制定依據(jù)又是什么呢？

  5.3 按“熟料綜合能耗”考核

  我們不應該把自己禁錮在“余熱發(fā)電” 這個小概念上，而必須把自己放在“綜合能耗” 這個大概念中。就現(xiàn)有的水泥窯和純低溫余熱發(fā)電技術水平，正常的余熱利用應該在40kWh / t熟料左右，再增加發(fā)電量就可能導致煤耗的增加。但企業(yè)發(fā)電煤耗增加時，國家總的發(fā)電煤耗卻不一定增加，控制在一定范圍內時還可能降低。

  參照國家規(guī)定的350g/kWh的發(fā)電對標系數(shù)，作為集團化的管理考核，為引導各公司尋求最低的綜合能耗，應“以40kWh / t為基數(shù)，每多發(fā)一度電獎勵350g / t熟料的煤耗指標”，讓各公司根據(jù)自己的實際情況追求最佳能效。其結果是，在國家總的電煤不增加的情況下，企業(yè)也獲得了效益最大化。

  實際上，對某條水泥熟料生產線來講，余熱發(fā)電除了對煤耗有影響外，對熟料生產系統(tǒng)的電耗也有影響，余熱發(fā)電的自耗電量也是一個指標，但不管是煤耗、電耗、余熱發(fā)電、自耗電量，都是這條線的綜合能耗問題。

  我們很難把這些能耗分得清清楚楚，也沒這個必要。如果我們不去細摳什么煤耗、電耗與發(fā)電，而是直接考核這條線的綜合能耗不是更全面、更合理嗎！事實上這是行得通的最佳考核方法：

  熟料綜合能耗 = 系統(tǒng)總煤耗 +（系統(tǒng)總電耗–余熱發(fā)電）×K

  系統(tǒng)總煤耗：包括燒成煤耗、余熱發(fā)電等增加的煤耗；

  系統(tǒng)總電耗：包括燒成電耗、余熱發(fā)電增加的燒成電耗、余熱發(fā)電自耗電等；

  K：為煤電轉換系數(shù)。

  如果按國家規(guī)定的350g / kWh的發(fā)電對標系數(shù)，則K為0.35kg ；

  如果以企業(yè)效益最大化考慮，按一般水泥企業(yè)進廠煤價0.8元 / kg、電價0.6元 / kWh、余熱發(fā)電綜合成本0.2元 / kWh計，則：K = ( 0.6–0.2 ) / 0.8 = 0.5kg

  進一步講，就是在余熱發(fā)電上，如果“補燃或變相補燃” 能降低綜合能耗就可以適當補燃；當然，補燃不一定是燒煤，生活垃圾、木業(yè)垃圾、矸石煤泥、工業(yè)有機垃圾、農業(yè)秸稈稻殼、食品工業(yè)的排渣等，都可以作為補燃的材料，既避免了這些垃圾對環(huán)境的影響，又增加了單靠余熱發(fā)電沒有用完的低溫余熱的利用，不是很好嗎？