1、实施技术改造 提高余热发电量李会民 山东联合王晁水泥有限公司 1、余热发电系统运行情况我公司 2500t/d 熟料生产线配套了 4.5MW 纯低温余热发电机组并于 2011 年7 月并网发电，但投运以来的吨熟料发电量只有 25kWh/t 左右，小时平均发电量在 28003200kWh/h，远低于设计指标（ 3900kWh/h） 。其主要原因一是窑头AQC 锅炉入口温度低且波动大（ 260-330 ） ；二是 ASH 高温过热器积灰严重影响到主蒸汽的温度；三是设备安装存在的一些工艺隐患对系统的影响。2 技改措施2.1 AQC 炉取风改造针对 AQC 炉入口温度低、出力不足的状况，我们对篦冷机 A
2、QC 中温取风管进行了技术改造。因细料区在篦冷机的东侧，废气温度会比相反方向高；而原 AQC 中温取风管道取风口在篦冷机西侧，原取风管道风温最高能达到 280-320。设在篦冷机东侧的煤磨热风取风管道则在二楼平台处直接接入，并安装电动阀门来进行废气温度和流量控制。本次改造中，我们对原煤磨取风管道进行扩容，即将管道直径增加至2000mm，直接向上在三楼平台接入 AQC 原中温取风管道，其中在二楼平台处方变圆管道直径改为 1500mm,并在二楼平台与原管道连接前增加一电动阀门，用以控制废气流量。生产中根据入煤磨原煤的水分来决定此阀门的开度，用以提高入 AQC 的风温，同时不影响煤磨的正常运转。经过
3、此次改造后，新增的取风管道风温最高可达到 450左右，与 AQC 原取风管道混合后,使入窑头 AQC 锅炉温度约提高5080，从而提高了 AQC 锅炉的产汽量，在很大程度上提高了余热发电量。改造后的 AQC 炉的取风管情况见图 1。图 1 改造后的 AQC 炉的取风管示意2.2 ASH 过热器积灰堵塞问题及其改造ASH 过热器积灰堵塞严重，导致主蒸汽温度下降且波动比较大。检修刚开窑时主蒸汽温度会维持在很高的范围，随着时间的推移最多坚持 23 个月，过热器积灰和内部管束堵塞严重使主蒸汽温度逐渐下降，使汽轮发电机不能高效运行，必须对 ASH 过热器进行技术改造。而造成 ASH 过热器内部管束堵塞严
4、重的主要原因是进口废气温度过高，加上熟料中的铁铝等成分粘附在管束上所致。该线窑系统运转正常时，废气温度在 550-650有时可达到 700。温度越高，灰的粘性越大，就容易造成内部管束堵塞，以及局部管束的变形甚至磨损泄露。堵塞后主蒸汽温度会逐渐下降，甚至出现严重偏低及由此带来的一系列问题。解决 ASH 过热器积灰及主蒸汽温度低，我们采取了二方面的技术措施：一是放炮震动清灰；二是停窑技术改造。2.2.1 放炮震动清灰的处理发现主蒸汽温度低至 300以下时，采用放炮震动清灰的处理办法。具体操作是：把水中花烟花弹用特制工具伸进过热器内部放炮震动进行除灰，每班放炮两次、每次 10 个烟花弹。但因内部温度
5、很高（在 650左右） ，烟花弹的爆炸冲击波容易使过热器内部管束造成外力损坏，同时岗位工危险系数增加，因此此法只是为了维持正常生产而不得已用之。2.2.2 技术改造处理在中控操作上尽量控制进 ASH 高温过热器入口废气温度在 550以下（最高不得超过 600以下） 。但因 ASH 取风部位在篦冷机一段前端的高温点，控制温度在 550以下有一定的难度，因此曾考虑在 ASH 高温取风管道和原篦冷机西侧 AQC 中温取风管道用一根管道相连接，把中温管道部分低温风引至 ASH高温取风管道，以降低入 ASH 过热器的风温。但因这两根取风管的压差比较大，低温烟风抽不过来，所以此方案不可取。ASH 过热器原
6、为双层结构，下层为膜式管错排，上层为翅片管错排，后利用停窑检修的机会，我们对 ASH 高温过热器进行了技术改造。改造方案为：计算 ASH 过热器内部管道的总换热面积，在不影响汽轮机安全运行前提下，保证饱和蒸汽过热度不低于 340，将过热器上部螺旋翅片管整体拆除，只留下下部膜式壁管道，以增加过热器的通风量、减少积灰，见图 2。本次改造是利用停窑机会实施，耗时 10 天就将过热器上部螺旋翅片管全部拆除，将入口集箱重新移位与下部膜式壁管道焊接连通。改后窑点火运行，其主蒸汽温度能稳定在 320-360范围内，保证了汽轮机发电系统始终在高效状态下运行；同时由于拆除了 ASH 上部螺旋翅片管，通风阻力降低
7、、通风良好，将过热器出口阀门开度全开，相应增加了入 AQC 锅炉入口烟气的风温和风量，提高了余热发电量。图 2 ASH 过热器改造图2.2.3 根除方案整体改造更换2.2.2 的改造只是权宜之计，另此次技改运行后已经发现有三根管束泄露，对此停窑进行了封堵处理，另检查中还发现有的部位已经接近泄露边缘。为了彻底避免或者减少 ASH 过热器积灰现象，需对现有 ASH 过热器进行整体改造更换。新制作过热器时要注意重新设计过热器内部结构，具体如下：第一，要适当加大受热面管子的间距，且受热面管子的排列方式由原先的错排改为顺排；第二，受热面管子采用膜片管+少量螺旋翅片管（在烟温较低的出口处）结成，以最大限度
8、的降低过热器积灰；第三，过热器长宽尺寸可以不变，高度根据情况可适当加高，以增加换热面积，保证主蒸汽温度稳定在参数指标范围内，为设备长期高效安全运转打下坚实的基础。3 篦冷机系统的改造3.1 篦冷机风机更换改造目前我公司吨熟料发电量整体水平在 2426kWh 之间，对发电量影响程度最大的是窑头 AQC 锅炉进风的风量不够、温度偏低且波动较大。该生产线设计产量是 2500t/d，配套的是第三代篦冷机。篦冷机篦床的有效面积 61.2m2，生产能力 25002700t/d，篦床面积负荷为 44t/m2.d。由于目前该窑的产量达到2950t/d（超产 18%左右） ，篦床面积负荷为 48t/m2.d，因
9、此出篦冷机熟料温度高。若加厚熟料料层，相应的冷却风机能量有所不足。为此，我们对篦冷机固定床冷却风机及一、二、三、四室冷却风机进行更换，将风机风压风量进行提高；对窑头排风机也进行了改造，即将原先 250kW10 级电机更换为 400 kW8 级电机，转速升高了约 120r/min,风压风量均有所提高。篦冷机风机改造前后操作运行参数见表 1。表 1 篦冷机风机改造前后操作运行参数分析从表 1 可以看出，在正常运转时有部分冷却风机运行电流很低，远远低于电机的额定电流，这说明其出力不足。分析认为：一是由于篦冷机的料层过厚导致风量吹不透，熟料冷却不好；二是有篦缝被熟料颗粒或浇注料堵塞，而造成上风不足风机
10、电流偏低，熟料冷却不好热交换低。导致出篦冷机熟料温度高于 65+ 环境温度（最高达 200） ，从而造成入 AQC 锅炉的烟气量少、烟气温度偏低而影响发电量。 3.2 篦冷机清理和技改利用停窑时间对篦冷机内篦板篦缝进行全面的清理，保证篦板的良好通风；并根据篦冷机的熟料输送情况，在二段两点位置安装了 8 快高阻力篦板，以稳定料层、减少冷却风短路带来的负影响，尽可能的使风量稳定均匀。3.3 操作优化在上述措施的基础上，又对篦冷机的操作进行了一些优化调整。首先，将原篦冷机入窑头电收尘器余风管道上阀门开度由原来的 30%改为全部关闭；将原先入 AQC 锅炉管道阀门开度由以前的 30%改为全部打开；后期
11、改造在细料区新加的直径 1500mm 取风管道阀门开度由 60%改为全部打开；全压(Pa) 风量(m3/h) 功率(KW) 额定电流（A） 实测电流（A）冷却风机改造前 改造后 改造前 改造后 改造前 改造后 改造前 改造后 实测电流5703A 10050 11000 11400 20160 55 110 102.6 195.1 1245703B 10050 11000 11400 23400 55 132 102.6 231.6 1405707 7500 10050 16800 11400 55 55 102.5 102.6 385708 5600 9310 21000 18447 55 9
12、0 102.5 140 1385709 4900 6500 33000 38000 75 132 139.7 199 1425710 4400 5000 33600 35000 75 90 139.7 166 91篦冷机废气排放靠篦冷机破碎机上部新增1400mm 余风排放管道控制。其次，对篦冷机内熟料料层控制思路本着“一快二慢”的思路进行调整，尽量将高温段的熟料冷却往后移。因其 AQC 两根取风口均在篦冷机的挡风墙后（即正好是一段后二段前的位置） ，为此操作中：控制一段篦速在保证熟料料层不被冷风吹穿的前提下，尽可能将篦速放快，但要保证篦床油压在可控安全的范围内，控制篦床油压小于 12MPa；将
13、二段篦速放慢，使熟料料层和冷却风量的使用配合恰到好处，即操作上寻找一个平衡点，避免出现料层过厚、风量减少或料层稍薄、冷风量偏多现象，以使篦冷机冷却效率得到充分发挥，从而提高入 AQC 锅炉温度。4 SP 炉旁路阀积灰漏风及其处理窑尾 SP 锅炉旁路阀安装是水平布置方式在距离入 SP 锅炉管道下方约 2m处，因距离太高而使阀板里面积灰特别严重，每次停窑检查阀板上面大概都有几吨的料子。以前有过因动作阀板积灰而发生压死高温风机的事故，因此每次余热电站每次退炉都要先将积灰清除后方可动作阀板执行器。为了减少阀板的积灰，在阀板上开了两个80mm 的孔洞，这样阀板积灰虽有减少，但漏风却十分严重的，导致入生料
14、磨的气体温度由正常时的 214左右提高到 224左右，而入 SP 炉温度则有等量的降低。根据设计参数计算，入 SP 锅炉温度每降低 1，其发电量将降低22kWh(这还没有计算阀板漏风量对发电的影响)。为此，对此阀板可进行如图3 所示的技术改造。图 3 SP 锅炉旁路阀的改造方案示意经估算，此改造因需停窑 10 天左右的时间，因此目前我公司公司虽已做好的方案计划和材料工具准备，但具体实施要等到下次窑系统大修时进行。5 结语（1）通过以上几项技改方案的实施和篦冷机一些操作优化，余热发电量有了很大的提高。改前窑台时产量在 2950t/d 时，每天发电量只有6800072000kWh；目前窑头入 AQC 锅炉温度基本稳定在 310340之间，在同样 2950t/d 产量时的发电量提高到 80000 kWh 以上，即平均每小时发电量在3400 kWh 左右。（2）目前窑尾 SP 旁路阀板漏风现象还没有解决，按照理论计算改后可增加 100200 kWh/h 左右的发电量。另外再通过进一步的技术摸索和操作优化，实现余热发电的达标运行应该是可以的。
