余熱發(fā)電與熟料生產(chǎn)線的相互影響及處理

  前 言

  由于余熱發(fā)電項(xiàng)目較好的節(jié)能減排效果和經(jīng)濟(jì)效益，成為水泥企業(yè)的一個(gè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的地區(qū)是否配套余熱發(fā)電項(xiàng)目可能會(huì)成為水泥企業(yè)是否盈利的關(guān)鍵。余熱發(fā)電項(xiàng)目投入運(yùn)行后會(huì)對(duì)水泥熟料生產(chǎn)線運(yùn)行造成較大的影響，若不正確、及時(shí)處理會(huì)造成熟料生產(chǎn)線和余熱發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)行的不正常，達(dá)不到項(xiàng)目預(yù)期的收益。并且由于余熱發(fā)電項(xiàng)目依附于熟料生產(chǎn)線，熟料生產(chǎn)線應(yīng)采取有效措施以提高發(fā)電效果。

  1  對(duì)熟料生產(chǎn)線的相互影響及處理

  1.1  對(duì)窯頭風(fēng)機(jī)和窯尾高溫風(fēng)機(jī)的影響及處理

  余熱發(fā)電投入運(yùn)行后對(duì)窯頭和窯尾高溫風(fēng)機(jī)的影響是直接的，因?yàn)閷?duì)于窯頭風(fēng)機(jī)來說，余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，收塵器系統(tǒng)上增加了沉降室、AQC鍋爐及其與熟料冷卻機(jī)、原窯頭收塵器之間的三段連接管道，系統(tǒng)阻力大概增加2000～2500Pa，但是窯頭風(fēng)機(jī)的入口溫度也由原來的300℃左右（窯頭收塵器為電收塵器，沒有空氣冷卻裝置）或200℃（窯頭收塵器為袋收塵器，配備有空氣冷卻裝置）降低為不到100℃，對(duì)于這種進(jìn)口介質(zhì)的變化，若在熟料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)沒有進(jìn)行考慮，窯頭風(fēng)機(jī)在一般情況下是不能滿足需要的。因此，應(yīng)對(duì)窯頭風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行核算，根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，做出風(fēng)機(jī)處理的技術(shù)方案，最好由原風(fēng)機(jī)制造廠家來進(jìn)行這項(xiàng)工作。據(jù)筆者了解，大部分進(jìn)行余熱發(fā)電工程熟料生產(chǎn)線的窯頭風(fēng)機(jī)都會(huì)因?yàn)閴侯^、配套電機(jī)功率不足而對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造，更換大功率電機(jī)，也有少量的項(xiàng)目窯頭風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)余量較大而沒有改造。由于風(fēng)機(jī)核算、方案準(zhǔn)備和風(fēng)機(jī)葉輪、電機(jī)的供貨都需時(shí)間保證，這項(xiàng)工作應(yīng)及早進(jìn)行，若待至余熱發(fā)電項(xiàng)目投入運(yùn)行發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)需要處理時(shí)再進(jìn)行，則會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

  窯尾高溫風(fēng)機(jī)也是如此，在余熱發(fā)電項(xiàng)目投入運(yùn)行后，窯尾系統(tǒng)阻力由SP鍋爐和其連接管道的增大而增加700～1000 Pa，對(duì)于增濕塔在高溫風(fēng)機(jī)后的生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機(jī)的進(jìn)口介質(zhì)溫度將由300～330℃降至220℃左右，而對(duì)于增濕塔在高溫風(fēng)機(jī)前的生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口介質(zhì)溫度將由原來的200～270℃變化至230℃左右，但是在余熱發(fā)電投入運(yùn)行后由于噴水的取消，高溫風(fēng)機(jī)的處理風(fēng)量有所降低。一般情況下，余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，高溫風(fēng)機(jī)的電流有波動(dòng)，C1出口負(fù)壓有所提高，有利于回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的提高。在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施過程中，對(duì)高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造的較少見，但還應(yīng)與窯頭風(fēng)機(jī)處理方式一樣，提前進(jìn)行性能核算和方案準(zhǔn)備。余熱發(fā)電項(xiàng)目對(duì)熟料線的影響見表1。

  表1   余熱發(fā)電項(xiàng)目對(duì)熟料生產(chǎn)線的影響及處理

  1.2  對(duì)回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的影響及處理

  余熱發(fā)電項(xiàng)目投入運(yùn)行后，由于C1出口負(fù)壓有所提高，客觀上為回轉(zhuǎn)窯提高產(chǎn)量提供了可能，制約回轉(zhuǎn)窯提產(chǎn)的最大因素是篦冷機(jī)冷卻能力，篦冷機(jī)冷卻能力不但會(huì)造成熟料溫度過高，還會(huì)導(dǎo)致窯頭罩和AQC鍋爐入口溫度較低，影響發(fā)電效果，而若采用厚料層操作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)部分冷卻風(fēng)機(jī)返風(fēng)，更加劇了這種現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問題的根本原因是部分篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)壓頭過低，隨著回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的增大，篦冷機(jī)料層厚度增加，阻力增加，而離心風(fēng)機(jī)的特性是隨著出口壓力的增加風(fēng)量減少，當(dāng)出口壓力增加到一定程度時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量可能為零，從而導(dǎo)致熟料溫度過高?？筛鶕?jù)實(shí)際情況，對(duì)篦冷機(jī)前段冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，更換較大壓頭的風(fēng)機(jī)或葉輪，保證冷卻風(fēng)量，盡可能降低熟料溫度，提高AQC鍋爐進(jìn)口溫度和風(fēng)量，進(jìn)而提高AQC鍋爐蒸汽量，達(dá)到回轉(zhuǎn)窯和余熱發(fā)電都增產(chǎn)的目的。

  1.3  對(duì)生料系統(tǒng)的影響及處理

  余熱發(fā)電項(xiàng)目投入運(yùn)行后，大部分企業(yè)為了提高SP鍋爐出力，都會(huì)將生料磨進(jìn)口溫度控制在下限。一般情況下，余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，隨著磨內(nèi)溫度的降低，會(huì)引起生料磨進(jìn)出口壓差升高，風(fēng)環(huán)風(fēng)速降低，帶料能力下降，吐渣增多，振動(dòng)值增大，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量有所降低。對(duì)生料系統(tǒng)的另一影響是對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)、尾排風(fēng)機(jī)和窯尾收塵器的影響，磨機(jī)進(jìn)口溫度降低會(huì)引起從磨機(jī)出口至循環(huán)風(fēng)機(jī)、窯尾收塵器、尾排風(fēng)機(jī)所有設(shè)備進(jìn)口介質(zhì)溫度的降低，在進(jìn)口閥門同樣開度的情況下，循環(huán)風(fēng)機(jī)、尾排風(fēng)機(jī)電機(jī)電流會(huì)增加，收塵器負(fù)荷降低。若不及時(shí)處理，不但影響生料供應(yīng)，還可能會(huì)引起磨機(jī)跳停、兩個(gè)風(fēng)機(jī)電機(jī)超電流、收塵器內(nèi)結(jié)露等設(shè)備事故苗頭的出現(xiàn)。

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  應(yīng)對(duì)生料系統(tǒng)問題的方法是調(diào)整，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)。由于用于調(diào)整磨機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫的SP鍋爐進(jìn)口閥門和入高溫風(fēng)機(jī)旁路閥門基于回轉(zhuǎn)窯安全操作的考慮都由回轉(zhuǎn)窯操作員進(jìn)行操作，而余熱發(fā)電操作員與生料磨操作員對(duì)進(jìn)入各自系統(tǒng)風(fēng)溫都謀求更高，因此出現(xiàn)余熱發(fā)電系統(tǒng)與生料系統(tǒng)爭(zhēng)熱風(fēng)的矛盾，應(yīng)制定相關(guān)規(guī)定，在優(yōu)先保證生料用風(fēng)最低風(fēng)溫的基礎(chǔ)上才能提高入SP鍋爐風(fēng)溫，此矛盾即可化解。生料磨在余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，就適當(dāng)增加循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門開度，保持風(fēng)環(huán)風(fēng)速，減少磨內(nèi)噴水，加大研磨壓力。由于系統(tǒng)風(fēng)量減少，窯尾風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門應(yīng)減少開度。通常情況下，經(jīng)過一段時(shí)間的探索，可以找出適合自己生產(chǎn)線的具體調(diào)整參數(shù)，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可保持原有水平，磨機(jī)主電機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)電流有所上升，尾排風(fēng)機(jī)電機(jī)電流有所下降，整個(gè)生料系統(tǒng)電耗會(huì)有所上升。

  2 熟料生產(chǎn)線對(duì)余熱發(fā)電的影響及處理

  2.1  對(duì)運(yùn)行的影響及處理

  余熱發(fā)電工程是依附于水泥熟料生產(chǎn)線上的，水泥熟料生產(chǎn)線對(duì)于余熱發(fā)電的作用不言而喻，余熱發(fā)電運(yùn)行對(duì)水泥熟料生產(chǎn)線的波動(dòng)相當(dāng)敏感，波動(dòng)稍大就會(huì)造成余熱發(fā)電解列，甚至停止運(yùn)行。水泥熟料生產(chǎn)線操作水平也直接影響到余熱發(fā)電的安全運(yùn)行和運(yùn)行效果，因此，水泥熟料生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行是余熱發(fā)電項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行的前提。余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，對(duì)熟料生產(chǎn)線的設(shè)備故障率、回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率、投料量波動(dòng)、窯頭負(fù)壓波動(dòng)等提出更高要求，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的巡檢、預(yù)檢修力度，穩(wěn)定原燃材料進(jìn)廠質(zhì)量，加強(qiáng)均化，穩(wěn)定生料質(zhì)量和投料量，根據(jù)余熱發(fā)電要求及時(shí)調(diào)整篦冷機(jī)用風(fēng)，穩(wěn)定窯頭負(fù)壓和沉降室入口風(fēng)溫?；剞D(zhuǎn)窯、生料磨、余熱發(fā)電三方面操作應(yīng)互相配合，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。熟料生產(chǎn)線對(duì)余熱發(fā)電項(xiàng)目的影響及改進(jìn)措施見表2。

  表2   熟料生產(chǎn)線對(duì)余熱發(fā)電項(xiàng)目的影響及改進(jìn)措施

  2.2  對(duì)發(fā)電量的影響及改進(jìn)

  若要余熱發(fā)電項(xiàng)目更高效的運(yùn)行，生產(chǎn)線應(yīng)提供有利的條件和支持。水泥熟料生產(chǎn)線在余熱發(fā)電投入運(yùn)行后，由于C1負(fù)壓增大，窯頭風(fēng)機(jī)改造后窯頭通風(fēng)能力提高、篦冷機(jī)冷卻能力提高，回轉(zhuǎn)窯的日產(chǎn)量一般會(huì)增加3%～8%，隨著回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)量的增加，發(fā)電量會(huì)增加，但噸熟料發(fā)電量有所降低。提高發(fā)電量的主要措施如下。

  2.2.1  盡可能降低生料系統(tǒng)、煤磨系統(tǒng)生產(chǎn)所需風(fēng)溫

  生料系統(tǒng)生產(chǎn)過程中由于烘干物料的原因需要消耗大量的熱量，會(huì)導(dǎo)致SP鍋爐出力不足和發(fā)電量的降低，降低生料系統(tǒng)生產(chǎn)所需風(fēng)溫將是提高發(fā)電量的重要措施。降低生料系統(tǒng)生產(chǎn)所需風(fēng)溫主要考慮的因素是出磨水分，應(yīng)保證出磨水分小于0.5%，另一因素是窯尾收塵器的出口溫度，避免收塵器內(nèi)溫度過低而結(jié)露。煤磨系統(tǒng)亦然。降低或取消生料磨內(nèi)噴水、取消自石灰石破碎至生料磨所有為控制揚(yáng)塵而設(shè)置的噴水點(diǎn)，取代收塵器和密封措施，嚴(yán)格控制生料其他組分和原煤的水分，可以大幅降低磨機(jī)生產(chǎn)所需風(fēng)溫，從而達(dá)到提高發(fā)電量的目的。如一3000t/d水泥熟料生產(chǎn)線配套了7500kW的余熱發(fā)電項(xiàng)目，通過一系列措施的實(shí)施，在生料磨產(chǎn)量不降低的情況下，生料磨入口溫度由余熱發(fā)電投入前的270℃左右降至現(xiàn)在的190℃左右（夏季會(huì)高于此值）。

  2.2.2  加強(qiáng)熟料系統(tǒng)的保溫和密封

  熟料系統(tǒng)散熱和冷風(fēng)的摻入是影響余熱發(fā)電發(fā)電量的根本原因。散熱主要有C1出口至SP鍋爐管道、篦冷機(jī)至沉降室、AQC鍋爐管道散熱等，在余熱發(fā)電投入運(yùn)行之前，這些散熱有助于減輕增濕塔的負(fù)荷而沒有引起重視，有生產(chǎn)線的C1出口溫度與SP鍋爐進(jìn)口溫度相差達(dá)40℃，嚴(yán)重影響余熱的利用，應(yīng)對(duì)以上管道重新保溫，對(duì)生料磨和煤磨可考慮對(duì)本體進(jìn)行保溫。熟料系統(tǒng)冷風(fēng)的摻入點(diǎn)較多，主要有預(yù)熱器各檢查門、捅料孔的漏風(fēng)，窯頭、窯尾密封處的漏風(fēng)，篦冷機(jī)檢修門、破碎機(jī)下部溜子漏風(fēng)，生料磨、煤磨系統(tǒng)各冷風(fēng)閥等。處理的措施是取消沒必要的冷風(fēng)閥，并必須用密封閥進(jìn)行調(diào)整，減少泄漏率，必要時(shí)更換為零泄漏密封閥；加強(qiáng)生料、煤立磨進(jìn)料口和吐渣口的密封；對(duì)預(yù)熱器各可能漏風(fēng)點(diǎn)利用點(diǎn)火初期的正壓進(jìn)行排查，杜絕操作過程中捅料孔長時(shí)間打開的現(xiàn)象，更換損壞的捅料孔；盡可能縮小破碎機(jī)下部溜子的截面尺寸，有空間時(shí)可加裝卸料閥。總之，采取一切措施，保證熟料系統(tǒng)除篦冷機(jī)冷卻用風(fēng)、一次風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)、二次風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)外杜絕摻入其它冷風(fēng)。

  2.2.3  在組織制度方面的保證

  如前所述，由于各系統(tǒng)由不同操作員進(jìn)行操作，并且他們的利益關(guān)注點(diǎn)不一定相同，因此，在組織和制度層面，應(yīng)調(diào)整不利于統(tǒng)一協(xié)調(diào)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益最大化的組織機(jī)構(gòu)設(shè)置、相關(guān)考核控制制度等，可采取余熱發(fā)電與熟料、生料系統(tǒng)組成一個(gè)大的運(yùn)行班或作為一個(gè)考核組織進(jìn)行考核，避免三方面的沖突，互為對(duì)方創(chuàng)造條件；在充分探討、實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)管理文件進(jìn)行修訂。

  3  結(jié)束語

  余熱發(fā)電項(xiàng)目與熟料生產(chǎn)線的相互影響主要有余熱發(fā)電對(duì)各大風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量、生料系統(tǒng)的影響和熟料生產(chǎn)線對(duì)余熱發(fā)電運(yùn)行和發(fā)電量的影響等。水泥企業(yè)應(yīng)從兩者相互影響的分析入手，及時(shí)探索出切實(shí)可行的處理措施，達(dá)到余熱發(fā)電和熟料生產(chǎn)線相得益彰的效果。