余熱發電與熟料生產線的相互影響及處理

朱其川楊靜常虹

（1.中國聯合水泥河南運營管理區,河南南陽473000；2.中國聯合水泥集團有限公司,北京100044）

余熱發電與熟料生產線的相互影響及處理

朱其川1楊靜2常虹2

（1.中國聯合水泥河南運營管理區,河南南陽473000；2.中國聯合水泥集團有限公司,北京100044）

0 前言

由于余熱發電項目較好的節能減排效果和經濟效益，成為水泥企業的一個經濟增長點，在市場競爭激烈的地區是否配套余熱發電項目可能會成為水泥企業是否盈利的關鍵。余熱發電項目投入運行后會對水泥熟料生產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線和余熱發電項目運行的不正常，達不到項目預期的收益。并且由于余熱發電項目依附于熟料生產線，熟料生產線應采取有效措施以提高發電效果。

1 對熟料生產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，余熱發電投入運行后，收塵器系統上增加了沉降室、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℃，對于這種進口介質的變化，若在熟料生產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，根據風機的性能參數，結合實際運行情況，做出風機處理的技術方案，最好由原風機制造廠家來進行這項工作。據筆者了解，大部分進行余熱發電工程熟料生產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，若待至余熱發電項目投入運行發現風機需要處理時再進行，則會造成巨大經濟損失。

窯尾高溫風機也是如此，在余熱發電項目投入運行后，窯尾系統阻力由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線，高溫風機的進口介質溫度將由300～330℃降至220℃左右，而對于增濕塔在高溫風機前的生產線，高溫風機進口介質溫度將由原來的200～270℃變化至230℃左右，但是在余熱發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，有利于回轉窯產量的提高。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。余熱發電項目對熟料線的影響見表1。

表1 余熱發電項目對熟料生產線的影響及處理

1.2 對回轉窯產量的影響及處理

余熱發電項目投入運行后，由于C1出口負壓有所提高，客觀上為回轉窯提高產量提供了可能，制約回轉窯提產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，影響發電效果，而若采用厚料層操作，嚴重時會出現部分冷卻風機返風，更加劇了這種現象。出現這種問題的根本原因是部分篦冷機冷卻風機壓頭過低，隨著回轉窯產量的增大，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。可根據實際情況，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，達到回轉窯和余熱發電都增產的目的。

1.3 對生料系統的影響及處理

余熱發電項目投入運行后，大部分企業為了提高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，余熱發電投入運行后，隨著磨內溫度的降低，會引起生料磨進出口壓差升高，風環風速降低，帶料能力下降，吐渣增多，振動值增大，磨機臺時產量有所降低。對生料系統的另一影響是對循環風機、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風機、窯尾收塵器、尾排風機所有設備進口介質溫度的降低，在進口閥門同樣開度的情況下，循環風機、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、收塵器內結露等設備事故苗頭的出現。

應對生料系統問題的方法是調整，根據實際情況及時調整操作參數。由于用于調整磨機進口風溫的SP鍋爐進口閥門和入高溫風機旁路閥門基于回轉窯安全操作的考慮都由回轉窯操作員進行操作，而余熱發電操作員與生料磨操作員對進入各自系統風溫都謀求更高，因此出現余熱發電系統與生料系統爭熱風的矛盾，應制定相關規定，在優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。生料磨在余熱發電投入運行后，就適當增加循環風機進口閥門開度，保持風環風速，減少磨內噴水，加大研磨壓力。由于系統風量減少，窯尾風機進口閥門應減少開度。通常情況下，經過一段時間的探索，可以找出適合自己生產線的具體調整參數，磨機臺時產量可保持原有水平，磨機主電機、循環風機電機電流有所上升，尾排風機電機電流有所下降，整個生料系統電耗會有所上升。

2 熟料生產線對余熱發電的影響及處理

2.1 對運行的影響及處理

余熱發電工程是依附于水泥熟料生產線上的，水泥熟料生產線對于余熱發電的作用不言而喻，余熱發電運行對水泥熟料生產線的波動相當敏感，波動稍大就會造成余熱發電解列，甚至停止運行。水泥熟料生產線操作水平也直接影響到余熱發電的安全運行和運行效果，因此，水泥熟料生產線的穩定運行是余熱發電項目穩定運行的前提。余熱發電投入運行后，對熟料生產線的設備故障率、回轉窯運轉率、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，穩定原燃材料進廠質量，加強均化，穩定生料質量和投料量，根據余熱發電要求及時調整篦冷機用風，穩定窯頭負壓和沉降室入口風溫。回轉窯、生料磨、余熱發電三方面操作應互相配合，及時調整參數，保證系統穩定、安全運行。熟料生產線對余熱發電項目的影響及改進措施見表2。

表2 熟料生產線對余熱發電項目的影響及改進措施

2.2 對發電量的影響及改進

若要余熱發電項目更高效的運行，生產線應提供有利的條件和支持。水泥熟料生產線在余熱發電投入運行后，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，回轉窯的日產量一般會增加3%～8%，隨著回轉窯日產量的增加，發電量會增加，但噸熟料發電量有所降低。提高發電量的主要措施如下。

2.2.1 盡可能降低生料系統、煤磨系統生產所需風溫

生料系統生產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鍋爐出力不足和發電量的降低，降低生料系統生產所需風溫將是提高發電量的重要措施。降低生料系統生產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，避免收塵器內溫度過低而結露。煤磨系統亦然。降低或取消生料磨內噴水、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所需風溫，從而達到提高發電量的目的。如一3000t/d水泥熟料生產線配套了7500kW的余熱發電項目，通過一系列措施的實施，在生料磨產量不降低的情況下，生料磨入口溫度由余熱發電投入前的270℃左右降至現在的190℃左右（夏季會高于此值）。

2.2.2 加強熟料系統的保溫和密封

熟料系統散熱和冷風的摻入是影響余熱發電發電量的根本原因。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。總之，采取一切措施，保證熟料系統除篦冷機冷卻用風、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，由于各系統由不同操作員進行操作，并且他們的利益關注點不一定相同，因此，在組織和制度層面，應調整不利于統一協調、實現企業利益最大化的組織機構設置、相關考核控制制度等，可采取余熱發電與熟料、生料系統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，互為對方創造條件；在充分探討、實踐的基礎上，對相應的技術管理文件進行修訂。

3 結束語

余熱發電項目與熟料生產線的相互影響主要有余熱發電對各大風機、回轉窯產量、生料系統的影響和熟料生產線對余熱發電運行和發電量的影響等。水泥企業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，達到余熱發電和熟料生產線相得益彰的效果。

（特邀編輯：謝克平）

TQ172.625.9 文獻標識碼：B文章編號：1007-6344（2010）04-0032-04

2010-03-05】