提高水泥廠純低溫余熱電站發電潛力的幾點體會

張 健，巴太斌

1駐馬店豫龍同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

提高水泥廠純低溫余熱電站發電潛力的幾點體會

張 健1，巴太斌2

1駐馬店豫龍同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

水泥制造行業歷來被公認為耗能大戶,主要原因是水泥熟料煅燒過程中散失的熱量占到水泥窯系統實際用能總耗的30%左右。水泥熟料煅燒工藝經過近20年的努力，水泥窯頭、窯尾廢氣余熱資源回收利用技術有長足的發展，以純低溫余熱發電為代表的節能新技術的應用成為水泥行業節能減排工作的一把利劍。

駐馬店市豫龍同力水泥有限公司一期工程5 000 t/d水泥熟料生產線配套9 MW純低溫余熱電站，于2007年8月14日一次并網成功發電，當年發電量為1 591萬kWh。豫龍公司通過2007年和2008年前7個月對制約提高噸熟料發電量的問題展開了積極的探索,通過小改小修和穩定窯系統的操作已取得令人滿意的效果。該公司余熱電站截止2010年底已累計發電19 788萬kWh,月發電量穩定在600萬kWh左右，噸熟料發電量逐年提高。

豫龍公司2008年1～7月電站實際生產情況見表1。從表1上可以看出1～3月份發電量不高,噸熟料發電量在28度左右。主要原因是:①窯頭廢氣溫度控制不穩定，總體偏低；②大窯運轉率不高，臨時停車次數多，雖然每次停窯時間不長，但是有效發電時間相對減少，對汽輪機和發電機組帶來較大的影響；③窯系統漏風嚴重，廢氣熱量散失。較大，造成余熱鍋爐產汽量降低，同時蒸汽壓力偏低；④余熱電站蒸氣管道外保溫效果差,當環境溫度較低時，熱損失大，發電量明顯降低。上述原因造成了發電量和噸熟料發電量不理想。該公司通過4月份的窯系統大修，消除了工藝、設備上存在的制約發電量提高的缺陷和不足，5～7月份,余熱電站發電量有了較大的提高,噸熟料發電量穩定在33度以上。現就豫龍公司努力提高9 MW純低溫余熱發電站發電潛力的做法，談幾點體會。

表1 2008年1～7月電站實際生產情況表

1 根據鍋爐設計技術特點，進行參數優化

針對豫龍公司水泥窯余熱特點,優選雙壓鍋爐,盡最大可能利用廢氣余熱資源。合理確定雙壓余熱鍋爐蒸汽參數、補汽參數，充分利用廢氣余熱，提高系統的循環熱效率。（見表2）。

由表2可以看出，單壓技術中，AQC鍋爐廢氣排放溫度隨壓力的升高而升高，要想降低其排氣溫度，電站設計時應降低主蒸汽參數壓力等級，而雙壓技術則可以在不降低壓力等級的情況下實現AQC鍋爐廢氣溫度的低點排放,從而提高余熱發電系統朗肯循環的效率。

2 改善中控操作，提供穩定熱源

余熱發電的熱源是窯頭、窯尾廢氣，通過摸索發現窯尾的熱源性質特點是持續穩定，波動很小；窯頭熱源溫度波動大，但潛力也很大，充分認識到這一特性并充分利用這一特點，挖掘窯頭熱源潛力，對余熱發電的影響巨大，主要采取了以下措施:1）根據篦冷機熟料料層的厚度，在篦冷機液壓站允許的前提下，適當堆厚篦冷機二段熟料料層，確保高且穩定的廢氣溫度及風量。調整窯頭的負壓，在投料量發生波動的情況下，確保篦冷機的風量穩定且滿負荷運行。2）進一步穩定篦速，穩定篦冷機操作，視來料情況及時調整篦速，以穩定篦冷機料層厚度，從而確保廢氣溫度及風量的穩定。3）加強生料質量管理：提高生料易燒性，提高入篦冷機熟料溫度，達到提高入AQC爐的溫度，提高發電量。4）生產部定期的組織發電操作工和窯操作工的經驗交流和總結，目前窯頭溫度和壓力在窯系統正常的情況下，基本都能保證在350℃以上。

表2 不同方案下系統各參數數值

3 強化技改工作，提升噸熟料發電量

1）由于該公司窯系統采用的是雙系列五級懸浮預熱器，通常窯尾一級筒廢氣出口溫度在305℃左右。為滿足生料立磨烘干物料的需要，一般入生料立磨的廢氣溫度控制在200℃以內。這樣窯尾廢氣可利用的溫度降僅有105℃。由于預熱器窯尾縮口設計小,煅燒過程中生料結皮進一步減小了窯尾縮口的通風面積，導致窯尾預熱器系統風量小，機拉風現象嚴重，預熱器一級出口溫度低。通過對預熱器窯尾縮口由2 100 mm擴經為2 300 mm的改造后,使得窯內通風順暢，阻力減小，風量穩定，預熱器一級筒出口溫度提高10度左右，SP余熱鍋爐可利用余熱資源得以提高，產汽量穩步提高。

2）豫龍公司熟料冷卻機為三代臂梁充氣式蓖冷機,廢氣溫度經常保持在365℃左右，可利用溫度降達到275℃。由于篦冷機余風量相對較少，且煤磨風管由蓖冷機上殼體引風，減少了進入AQC余熱鍋爐的廢氣量，產汽量不高。2008年4月，該公司經論證決定利用窯系統大修時機，把原入煤磨風管由蓖冷機上殼體移至AQC爐進風管的后面。一方面保證了入AQC爐的風量，提高了廢棄的溫度。二是降低了入煤磨廢氣的溫度，確保了煤磨系統的安全運行。改造后的窯頭廢氣余熱資源利用率大大得以提高，AQC余熱鍋爐的產汽量得以提升，且產汽量相對穩定。噸熟料發電量月平均達到33 kWh以上，較改造前提高了5 kWh左右。

3）由于篦冷機三段廢氣溫度較低，在篦冷機三段前加裝活動擋板對篦冷機進行技改,避免了篦冷機尾部冷風的竄入，保證了窯頭廢氣溫度維持在365℃左右，增加了發電量，提高了余熱資源利用率。

4）對AQC、SP余熱鍋爐廢氣官網系統漏風處進行了密封處理，降低了系統漏風率。同時，對窯尾預熱器一級筒外保溫及蒸汽管網進行保溫加固處理,使廢氣的熱量損失降到最低。確保了AQC余熱鍋爐的產汽量和蒸汽壓力。

4 完善運行管理，確保系統安全運行

豫龍公司發電車間定員9人，既沒有設備維修人員，也無專業潤滑人員,發電設備的日常維護是員工利用休息期間完成的。同時通過完善各種規章制度和操作規程，強化員工責任意識，使生產操作形成制度化。發電車間高溫高壓設備多，危險性相對較大，在加強鍋爐等強檢設備定期校驗的前提下，確保現場遠傳儀表的完好和準確，使員工盡量減少到危險地點的頻次及時間，以減少故事出現的概率。強化與窯系統中控人員的聯系，穩定操作。發電系統自運行以來沒有因為自身設備而影響生產，運轉率達到100%。

5 提高純低溫余熱發電潛力的發展方向

發展純低溫余熱發電符合國家能源政策,減少溫室氣體排放有利于環境保護，應當在全國新型干法窯中大力推廣。其自身的技術進步方向主要有:1）進行篦冷機廢氣循環改造,提高出篦冷機廢氣溫度,既可有效提高發電量,又可減少廢氣排放。2）優化熱力系統參數，特別是采用多點混汽凝汽式汽輪機，以多級閃蒸技術充分利用廢氣余熱，同時提高汽輪機內效率，進一步提高單位熟料發電量。以適應新型干法窯廢氣排放溫度不斷降低的要求。