淺議AQC 爐技術改造

孫京哲

（華沃（棗莊）水泥有限公司， 山東 棗莊 277100）

0 引言

華沃（棗莊）水泥有限公司已建5000t/d 水泥熟料線配套的余熱發電項目，裝機9MW 汽輪發電機組一套，凝汽器冷卻采用空氣方式。三爐一機，窯頭布置兩臺，分別為ASH 過熱器、AQC 雙壓鍋爐；窯尾布置SP 雙壓鍋爐；AQC 爐產生的次中壓蒸汽進入ASH 過熱器進一步過熱后與SP 爐產生的次中壓蒸汽進入補汽式汽輪發電機組進行發電，AQC 爐產生的低壓蒸汽與SP 爐產生的低壓蒸汽混合后進入汽輪機補汽發電，汽輪機發電機組凝汽器采用空冷機組，設計背壓20kpa，發電功率7150kw 左右，噸熟料發電量～29 hwh/t.cl。

水泥線由天津院設計，配套第四代篦冷機，五級預熱器。煤磨布置在窯尾。余熱發電機組由大連易世達公司總包承建。

1 存在的問題

1、汽輪機凝汽器采用空冷式，背壓高，設計背壓20kPa，實際運行背壓15kPa，背壓越高，發電功率越低。

2、汽輪機進汽溫度偏低。窯頭次中壓蒸汽溫度正常，400℃左右，但窯尾次中壓的蒸汽溫度過低，285℃左右，窯頭與窯尾的蒸汽混合后，溫度在315℃，溫度偏低，偏離汽輪機額定工況溫度過多，造成汽輪機效率低，發電功率低。

3、AQC 鍋爐蒸發量低。篦冷機的取風工藝復雜，原設計的思路是想通過提高煙氣的溫度來提高熱源品質，進而提高效率，增加發電量，但現實卻不理想。

（1）ASH 過熱器入口溫度遠超設計值，對管道及設備會造成損害，影響鍋爐管束使用壽命；

（2）取熱點多，影響煙氣流場，雖然取風口多，但取風量卻不足，造成AQC鍋爐蒸發量低。

（3）窯頭取風工藝：

取風口一：篦冷機一段靠前開口取高溫530℃次量煙氣，煙氣通過旋風筒除塵器后進入獨立的ASH 過熱器（ASH 過熱器單獨布置于AQC 爐入口旁），然后進入AQC 余熱鍋爐。

取風口二：篦冷機一段靠后中溫335℃主量煙氣，同ASH 過熱器出口煙氣混合進入AQC 余熱鍋爐，AQC 余熱鍋爐采用倒置式，煙氣流程自下而上，除去大部分煙塵后，與鍋爐受熱面充分換熱，設計排煙溫度100℃。

（4）窯尾取熱工藝：窯尾從預熱器C1 出口取305℃煙氣自上而下進入窯尾次高壓SP 鍋爐，次高壓鍋爐出口煙氣再進入低壓SP 鍋爐自下而上后排煙溫度180℃左右回到高溫風機入口管道。

4、原ASH 過熱器進口風溫設計較高，極易超溫，達到650℃～800℃，高溫粉塵具有粘性，易黏結在受熱面上，堵塞通道，影響換熱效果和設備壽命；

2 擬采取的措施

1、措施一：凝汽器冷卻采取水冷方式，通過采用循環水冷卻系統能夠降低背壓至7kpa，但需要新建循環水泵房，機械冷卻塔，還要改造汽輪機，改造方案復雜而且費用高，改造周期長，改造完成可以增加發電功率1800kw。

2、措施二：改造窯頭取熱點并更換鍋爐，將窯尾SP 爐產生的蒸汽拉至窯頭AQC 爐公共過熱器，進一步過熱提高蒸汽品質，進而提高發電效率，增加發電量。

3、措施三：封閉篦冷機一段開口，擴大篦冷機一段后部的開口，使篦冷機煙風流暢均勻，取風量較之前增大。取風口煙風溫度在400℃左右。

通過以上分析，對本項目ASH 過熱器及AQC 爐，存在著高溫煙氣超溫，進口煙道溫損大，受熱面易積灰，不易清理等弊端，影響了鍋爐的正常運行；另外AQC爐的潛力沒有充分發揮出來。決定在本次改造中對AQC 爐進行重新設計并更換，在篦冷機另一側重建。

（1）原窯頭取熱工藝復雜，采用措施三可以簡化操作，同時取熱更多；

（2）原AQC 爐已經使用5 年且管道長期在偏離設計工況下運行，設備存在安全隱患，更新AQC 爐設備及非標管道，消除安全隱患；

（3）新AQC 爐設置公共過熱器，將窯尾SP 爐的蒸汽溫度進一步提高，使進入汽輪機的蒸汽溫度在額定工況溫度下運行，提高汽輪機的發電效率。

3 新的設計方案

原方案篦冷機開兩個取風口，篦冷機前段開口溫度530℃的煙氣進入旋風筒除塵器，除去大顆粒粉塵后進入ASH 過熱器，ASH 過熱器設置于倒置AQC 爐入口旁邊，篦冷機中部取335℃的煙氣進入倒置式AQC 爐后與ASH 過熱器出口的煙氣混合后進入AQC 鍋爐，AQC 爐交換完熱量后，煙氣排至原水泥線窯頭收塵器入口管道。工藝復雜，操作繁瑣。

改造后取熱工藝系統:篦冷機中部僅開一個取風口，篦冷機中部靠前位置取溫度400℃的煙氣直接進入倒置式AQC 鍋爐，鍋爐出口接回原水泥線煙氣管道，操作簡單。

蒸汽系統:來自SP 爐的次中壓蒸汽與AQC 爐次中壓蒸汽混合后，進入AQC 爐的公共過熱器進一步過熱后進入汽輪機發電，來自SP 爐的低壓蒸汽與AQC 爐的低壓蒸汽混合后進入汽輪機補氣發電。

主機設備

根據華沃(棗莊)水泥有限公司已建5000t/d 水泥熟料線余熱條件采用兩爐一機裝機方案，主機設備有AQC 窯頭雙壓余熱鍋爐、SP 窯尾余熱鍋爐、補汽凝汽式汽輪機、汽輪發電機。其中AQC 窯頭雙壓余熱鍋爐為新增設備，SP 窯尾余熱鍋爐、汽輪機、發電機原設計滿足使用，利舊即可。

1、窯頭AQC 雙壓余熱鍋爐

窯頭AQC 雙壓余熱鍋爐采用雙壓倒置式結構，立式自然循環，帶有兩個汽包，沉降室與鍋爐結合。煙氣自下而上通過鍋爐，先后經過布置在鍋爐內部的公共過熱器、高壓過熱器、高壓蒸發器，低壓過熱器、低壓蒸發器和公共省煤器。管箱采用左右對稱結構，這些管箱均通過底座型鋼將自身重量傳遞到鋼架的橫梁上。采用這種管箱式結構，可將鍋爐漏風降至最低，減少鍋爐漏風熱損失，提高鍋爐效率，減少現場安裝的工作量。

AQC 余熱鍋爐受熱面全部使用異形換熱組件—螺旋鰭片管。AQC 爐的高壓省煤器出水分兩部分，一部分供AQC 爐使用，另一部分通過管道輸送到SP 爐的省煤器中。低壓段給水為獨立的系統，低壓省煤器出水直接進低壓鍋筒。

由于煙氣中的廢氣粉塵為熟料顆粒，粘附性不強，除塵方式采用慣性沉降；鍋爐入口煙氣自下而上，慣性除塵，控制合理煙速，進口加導流均布裝置，迎風受熱面加防磨蓋板等特定技術保證鍋爐管束免受煙氣顆粒的沖刷、磨損及腐蝕，以防止高速高溫含塵氣體對對流管束的韌性、強度、耐磨性造成影響，保證鍋爐的換熱效率，使排煙溫度降至100℃左右。

2、SP 窯尾余熱鍋爐

利舊。

3、補汽凝汽式汽輪機

補汽式凝汽汽輪機是為了適應廢氣余熱發電而設計開發的新型汽輪機，其獨特的補汽結構，可以使低壓蒸汽甚至是飽和蒸汽補入汽輪機增加做功，從而提高汽輪機的發電量，熱量利用率可提高8%左右。汽輪機原設計滿足要求，利舊。

4 運行情況

本項目投資1300 萬元，建設工期7 個月，改造后電站的平均發電功率達到8200kW，運行穩定，達到了較理想的效果。