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)電項目較好的節(jié)能減排效果和經(jīng)濟效益，成為水泥企業(yè)的一個經(jīng)濟增長點，在市場競爭激烈的地區(qū)是否配套余熱發(fā)電項目可能會成為水泥企業(yè)是否盈利的關(guān)鍵。余熱發(fā)電項目投入運行后會對水泥熟料生產(chǎn)線運行造成較大的影響，若不正確、及時處理會造成熟料生產(chǎn)線和余熱發(fā)電項目運行的不正常，達不到項目預期的收益。并且由于余熱發(fā)電項目依附于熟料生產(chǎn)線，熟料生產(chǎn)線應采取有效措施以提高發(fā)電效果。

  1  對熟料生產(chǎn)線的相互影響及處理

  1.1  對窯頭風機和窯尾高溫風機的影響及處理

  余熱發(fā)電投入運行后對窯頭和窯尾高溫風機的影響是直接的，因為對于窯頭風機來說，余熱發(fā)電投入運行后，收塵器系統(tǒng)上增加了沉降室、AQC鍋爐及其與熟料冷卻機、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，但是窯頭風機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℃，對于這種進口介質(zhì)的變化，若在熟料生產(chǎn)線設計時沒有進行考慮，窯頭風機在一般情況下是不能滿足需要的。因此，應對窯頭風機性能進行核算，根據(jù)風機的性能參數(shù)，結(jié)合實際運行情況，做出風機處理的技術(shù)方案，最好由原風機制造廠家來進行這項工作。據(jù)筆者了解，大部分進行余熱發(fā)電工程熟料生產(chǎn)線的窯頭風機都會因為壓頭、配套電機功率不足而對風機葉輪進行改造，更換大功率電機，也有少量的項目窯頭風機設計余量較大而沒有改造。由于風機核算、方案準備和風機葉輪、電機的供貨都需時間保證，這項工作應及早進行，若待至余熱發(fā)電項目投入運行發(fā)現(xiàn)風機需要處理時再進行，則會造成巨大經(jīng)濟損失。

  窯尾高溫風機也是如此，在余熱發(fā)電項目投入運行后，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，對于增濕塔在高溫風機后的生產(chǎn)線，高溫風機的進口介質(zhì)溫度將由300～330℃降至220℃左右，而對于增濕塔在高溫風機前的生產(chǎn)線，高溫風機進口介質(zhì)溫度將由原來的200～270℃變化至230℃左右，但是在余熱發(fā)電投入運行后由于噴水的取消，高溫風機的處理風量有所降低。一般情況下，余熱發(fā)電投入運行后，高溫風機的電流有波動，C1出口負壓有所提高，有利于回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的提高。在實際項目實施過程中，對高溫風機進行改造的較少見，但還應與窯頭風機處理方式一樣，提前進行性能核算和方案準備。余熱發(fā)電項目對熟料線的影響見表1。

  表1   余熱發(fā)電項目對熟料生產(chǎn)線的影響及處理

  1.2  對回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的影響及處理

  余熱發(fā)電項目投入運行后，由于C1出口負壓有所提高，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冷卻能力，篦冷機冷卻能力不但會造成熟料溫度過高，還會導致窯頭罩和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，嚴重時會出現(xiàn)部分冷卻風機返風，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冷卻風機壓頭過低，隨著回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的增大，篦冷機料層厚度增加，阻力增加，而離心風機的特性是隨著出口壓力的增加風量減少，當出口壓力增加到一定程度時，風機風量可能為零，從而導致熟料溫度過高?？筛鶕?jù)實際情況，對篦冷機前段冷卻風機進行改造，更換較大壓頭的風機或葉輪，保證冷卻風量，盡可能降低熟料溫度，提高AQC鍋爐進口溫度和風量，進而提高AQC鍋爐蒸汽量，達到回轉(zhuǎn)窯和余熱發(fā)電都增產(chǎn)的目的。

  1.3  對生料系統(tǒng)的影響及處理

  余熱發(fā)電項目投入運行后，大部分企業(yè)為了提高SP鍋爐出力，都會將生料磨進口溫度控制在下限。一般情況下，余熱發(fā)電投入運行后，隨著磨內(nèi)溫度的降低，會引起生料磨進出口壓差升高，風環(huán)風速降低，帶料能力下降，吐渣增多，振動值增大，磨機臺時產(chǎn)量有所降低。對生料系統(tǒng)的另一影響是對循環(huán)風機、尾排風機和窯尾收塵器的影響，磨機進口溫度降低會引起從磨機出口至循環(huán)風機、窯尾收塵器、尾排風機所有設備進口介質(zhì)溫度的降低，在進口閥門同樣開度的情況下，循環(huán)風機、尾排風機電機電流會增加，收塵器負荷降低。若不及時處理，不但影響生料供應，還可能會引起磨機跳停、兩個風機電機超電流、收塵器內(nèi)結(jié)露等設備事故苗頭的出現(xiàn)。

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  應對生料系統(tǒng)問題的方法是調(diào)整，根據(jù)實際情況及時調(diào)整操作參數(shù)。由于用于調(diào)整磨機進口風溫的SP鍋爐進口閥門和入高溫風機旁路閥門基于回轉(zhuǎn)窯安全操作的考慮都由回轉(zhuǎn)窯操作員進行操作，而余熱發(fā)電操作員與生料磨操作員對進入各自系統(tǒng)風溫都謀求更高，因此出現(xiàn)余熱發(fā)電系統(tǒng)與生料系統(tǒng)爭熱風的矛盾，應制定相關(guān)規(guī)定，在優(yōu)先保證生料用風最低風溫的基礎上才能提高入SP鍋爐風溫，此矛盾即可化解。生料磨在余熱發(fā)電投入運行后，就適當增加循環(huán)風機進口閥門開度，保持風環(huán)風速，減少磨內(nèi)噴水，加大研磨壓力。由于系統(tǒng)風量減少，窯尾風機進口閥門應減少開度。通常情況下，經(jīng)過一段時間的探索，可以找出適合自己生產(chǎn)線的具體調(diào)整參數(shù)，磨機臺時產(chǎn)量可保持原有水平，磨機主電機、循環(huán)風機電機電流有所上升，尾排風機電機電流有所下降，整個生料系統(tǒng)電耗會有所上升。

  2 熟料生產(chǎn)線對余熱發(fā)電的影響及處理

  2.1  對運行的影響及處理

  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)線對于余熱發(fā)電的作用不言而喻，余熱發(fā)電運行對水泥熟料生產(chǎn)線的波動相當敏感，波動稍大就會造成余熱發(fā)電解列，甚至停止運行。水泥熟料生產(chǎn)線操作水平也直接影響到余熱發(fā)電的安全運行和運行效果，因此，水泥熟料生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行是余熱發(fā)電項目穩(wěn)定運行的前提。余熱發(fā)電投入運行后，對熟料生產(chǎn)線的設備故障率、回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)率、投料量波動、窯頭負壓波動等提出更高要求，應加強設備的巡檢、預檢修力度，穩(wěn)定原燃材料進廠質(zhì)量，加強均化，穩(wěn)定生料質(zhì)量和投料量，根據(jù)余熱發(fā)電要求及時調(diào)整篦冷機用風，穩(wěn)定窯頭負壓和沉降室入口風溫。回轉(zhuǎn)窯、生料磨、余熱發(fā)電三方面操作應互相配合，及時調(diào)整參數(shù)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。熟料生產(chǎn)線對余熱發(fā)電項目的影響及改進措施見表2。

  表2   熟料生產(chǎn)線對余熱發(fā)電項目的影響及改進措施

  2.2  對發(fā)電量的影響及改進

  若要余熱發(fā)電項目更高效的運行，生產(chǎn)線應提供有利的條件和支持。水泥熟料生產(chǎn)線在余熱發(fā)電投入運行后，由于C1負壓增大，窯頭風機改造后窯頭通風能力提高、篦冷機冷卻能力提高，回轉(zhuǎn)窯的日產(chǎn)量一般會增加3%～8%，隨著回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)量的增加，發(fā)電量會增加，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，會導致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)所需風溫主要考慮的因素是出磨水分，應保證出磨水分小于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塵而設置的噴水點，取代收塵器和密封措施，嚴格控制生料其他組分和原煤的水分，可以大幅降低磨機生產(chǎn)所需風溫，從而達到提高發(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)電項目，通過一系列措施的實施，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（夏季會高于此值）。

  2.2.2  加強熟料系統(tǒng)的保溫和密封

  熟料系統(tǒng)散熱和冷風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、篦冷機至沉降室、AQC鍋爐管道散熱等，在余熱發(fā)電投入運行之前，這些散熱有助于減輕增濕塔的負荷而沒有引起重視，有生產(chǎn)線的C1出口溫度與SP鍋爐進口溫度相差達40℃，嚴重影響余熱的利用，應對以上管道重新保溫，對生料磨和煤磨可考慮對本體進行保溫。熟料系統(tǒng)冷風的摻入點較多，主要有預熱器各檢查門、捅料孔的漏風，窯頭、窯尾密封處的漏風，篦冷機檢修門、破碎機下部溜子漏風，生料磨、煤磨系統(tǒng)各冷風閥等。處理的措施是取消沒必要的冷風閥，并必須用密封閥進行調(diào)整，減少泄漏率，必要時更換為零泄漏密封閥；加強生料、煤立磨進料口和吐渣口的密封；對預熱器各可能漏風點利用點火初期的正壓進行排查，杜絕操作過程中捅料孔長時間打開的現(xiàn)象，更換損壞的捅料孔；盡可能縮小破碎機下部溜子的截面尺寸，有空間時可加裝卸料閥?？傊扇∫磺写胧?，保證熟料系統(tǒng)除篦冷機冷卻用風、一次風機鼓風、二次風機鼓風外杜絕摻入其它冷風。

  2.2.3  在組織制度方面的保證

  如前所述，由于各系統(tǒng)由不同操作員進行操作，并且他們的利益關(guān)注點不一定相同，因此，在組織和制度層面，應調(diào)整不利于統(tǒng)一協(xié)調(diào)、實現(xiàn)企業(yè)利益最大化的組織機構(gòu)設置、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)組成一個大的運行班或作為一個考核組織進行考核，避免三方面的沖突，互為對方創(chuàng)造條件；在充分探討、實踐的基礎上，對相應的技術(shù)管理文件進行修訂。

  3  結(jié)束語

  余熱發(fā)電項目與熟料生產(chǎn)線的相互影響主要有余熱發(fā)電對各大風機、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量、生料系統(tǒng)的影響和熟料生產(chǎn)線對余熱發(fā)電運行和發(fā)電量的影響等。水泥企業(yè)應從兩者相互影響的分析入手，及時探索出切實可行的處理措施，達到余熱發(fā)電和熟料生產(chǎn)線相得益彰的效果。