一種顯著提升水泥回轉窯余熱發電量的技術措施

王 亮，莘守業，呼志剛

(清水河縣蒙西水泥有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

1 項目背景及投資改造必要性

受市場環境的影響，水泥企業間競爭不斷惡化，生產成本優勢已然成為企業綜合實力的制勝法寶，集團公司提出堅持“以高新技術和適用技術改造提升傳統產業”的思路，在資金允許的情況下引進吸收社會上成熟的、適用的技術成果對現有生產設施進行分步改造，逐步提高生產線的自動化、智能化水平，提升勞動生產率和單位時間的生產效能。緊緊圍繞降本增效、節能降耗開展技術創新，因此，開展技術改造創新，補齊公司運營中存在的技術短板，不斷降本增效，提升公司綜合競爭優勢。

2 項目改造前存在的主要問題：

清水河縣蒙西水泥有限公司擁有1條5 000t/d熟料生產線，2011年2月份投產，配套第三代南京聯勘篦冷機及9MW余熱發電單壓熱力系統，余熱發電AQC爐型號為QC225/390-21.8-1.18/375，2012年5月份投入運行，投運以來，經過幾年的生產運行實踐發現煤磨取風及AQC爐取風系統存在以下問題：煤磨用風和AQC爐取風都是從篦冷機中溫段取熱風，余熱發電系統與煤磨取風系統存在爭風現象，導致熱風損耗，余熱利用率降低，由于入AQC爐煙風溫度低，導致AQC爐蒸汽量維持在15t/h～25t/h且波動較大，嚴重制約余熱發電量的提升，其間將取風口位置做了部分調整，效果不太明顯，目前，通過工藝調整AQC爐蒸汽流量僅能維持在20t/h以上，3～4月份噸熟料發電量分別為22.57kW·h和25.60kW·h，本公司熟料結粒較好，窯頭AQC爐底部拉鏈機基本無熟料粉，窯頭AQC爐入口溫度維持到290℃～360℃左右且波動較大，余熱發電量維持在6 500kW·h～7 000kW·h范圍內，噸熟料發電量維持在27kW·h～30kW·h之間。為了從根本上扭轉余熱發電量偏低的局面，該公司經過多方論證分析，并安排外出調研烏蘭察布中聯水泥、巴彥淖爾中聯水泥、通遼中聯水泥技改的效果，同時,積極對接相關建材設計院人員，通過現有篦冷機配風情況分析并理論計算，決定于2020年5月份檢修時對余熱發電取風口進行改造處理。在篦冷機一床上部增加一根￠1 500mm熱風管道并入主取風管道，提高入AQC鍋爐溫度，提高噸熟料發電量，該項目在外委單位的大力支持下，項目于2020年5月30日開始動工，2020年6月16日具備使用條件，回轉窯于2020年6月21日點火升溫并對該管道進行了烘烤，2020年6月24日開始投入使用。

3 技改條件

3.1 工藝運行狀況

通過對篦冷機整體工藝配風及煤磨用風理論計算，目前,富裕風量在70 000m3/h，故討論后決定增加￠1 500mm管道，對于煤磨用風不會影響。

3.2 供電及DCS控制點

需從窯頭電力室引控制電纜、熱電偶、負壓控制電纜等，距離電力室50m。

3.3 場地

技改和新增設備需要場地通過現場核實尺寸完全可以滿足，并邀請公司土建工程師對窯頭平臺承重進行了論證分析，需對窯頭平臺根據載荷變動情況予以加固，滿足技改要求。

4 改造方案

本次技改采取的措施：原取風口位置不變，在一段篦床靠近窯頭方向1.6m位置開口，并進行窯頭平臺開孔加固，增加一根￠1 500mm熱風管道，配置金屬波紋膨脹節及熱風閥，風管內部澆注150mm厚度的莫來石澆注料，達到增加通風面積及充分利用高溫風的效果(見圖1)。

圖1 技改前畫面

技改目標：在機組其他工況不變的情況下，若AQC溫度能夠穩定在420℃左右，每小時機組預計可增加發電量：0.9×3%×2=540kW·h；每年機組按5 700運行小時計算，可增加發電量0.054萬kW·h×5 700=307.8萬kW·h，若每度電按0.38元上網電價計算，預計每年可增加經濟收入為：307.8萬kW·h×0.38=116.96萬元。

電氣及自動化配套設計電器、熱工儀表等控制系統接入原有DCS控制系統，對熱風閥開度及溫度、壓力進行中控集中控制，大大提高了自動化水平，滿足使用。

表1 耐火材料施工

表2 同行業技改前后參數對比

圖2 技改后畫面

5 結束語

改造后，通過統計5月7日～29日平均小時發電量為7 217kW·h，技改后統計6月25日～28日平均小時發電量為8 025kW·h，較技改前提高800kW·h；窯頭AOC爐入口溫度上升明顯，平均達到400℃左右，高時達到450℃，小時發電量穩定在8 000kW·h左右，日發電量穩定在190 000kW·h左右，噸熟料提高了3kW·h。在窯系統操作中穩定的零壓區是保證二三次風量穩定的關鍵，取風點的位置變化在實際運行中并沒有對頭煤的燃燒、窯系統的熱力分布產生明顯變化和影響，相反使得二次風溫更加穩定，入AQC鍋爐溫度波動范圍也很小，對于余熱發電機組的穩定運行創造了良好的條件，在機組其他工況不變的情況下，每小時機組預計可增加發電量：0.9×4.5%×2=810kW·h；按照錯峰停窯11月15日計算，剩余運行時間為3 240h，可增加發電量0.081萬kW·h×3 240=262.44萬kW·h，若每度電按0.38元上網電價計算，本年度可增加經濟收入為：262.44萬kW·h×0.38=99.73萬元，技改投資費用一個半月即可收回(附技改前后的中控室參數對比)。