【技术】水泥窑纯低温余热发电的改进措施

　　2004年以来，纯低温余热发电技术迅速在水泥、玻璃和钢铁等行业得到推广，成为一个新的经济增长点，为企业带来了很好的节能减排效果和经济效益。水泥窑余热发电普遍采用的热力循环系统的基本形式有：单压技术、闪蒸技术和双压技术三种。不管采用哪种热力循环系统，都是希望充分利用生产过程中产生的废热发电，“自产自用”，减少生产外购电量。但是大多数余热电站的吨熟料发电量并不能达到设计参数，这其中有一些是生产中设备维护、与熟料线中控室协调不到位出现的问题。我公司现有两条2500t/d新型干法熟料生产线，余热发电项目于2009年正式投产，系统采用四炉一机的形式：在熟料生产线窑头、窑尾分别设置AQC余热锅炉和SP余热锅炉各一台，配套设置1伊9MW补汽凝汽式汽轮机和一台9MW发电机组。

　　1余热锅炉存在的主要问题及改进措施

　　1.1锅炉本体漏风问题

　　若锅炉密封不好，将使大量冷风吸入炉内，降低窑头或窑尾锅炉废气的温度，使锅炉产汽量和热水温度下降，影响了锅炉的出力，而且还增加了窑头排风机或窑尾高温风机的电耗。

　　对余热锅炉的日常巡检必须包括锅炉本体漏风点的检查，我公司窑尾锅炉曾出现过通风梁周围开焊漏风;振打装置密封布套破损造成冷风进入;锅炉外保温脱落使本体暴露在空气中，散热快，尤其冬季，受环境温度影响较大，造成锅炉出力变小。对这些问题，车间要及时查漏补缺，较好地解决了余热锅炉的漏风问题，对窑生产运行几乎未产生不良的影响。

　　1.2窑尾锅炉积灰问题

　　从窑尾预热器C1出口排出的废气内主要含尘是生料，浓度一般为70~110g/m³，对炉内管束的冲刷较小，但若积灰量过大，锅炉废气阻力增加而影响水泥窑系统负压，同时降低受热管束对热量的吸收，影响锅炉产汽量和发电功率。

　　对窑尾锅炉振打装置的日常维护成为重中之重，必须保证每组振打按次序击打，减少炉内管道上积灰。大修时，要进炉内各层检查喇叭口振打锤是否开焊、脱落，否则，即使振打装置运转正常，击打杆也不能敲击到炉内振打锤。

　　我公司在试生产期间，窑尾锅炉沉降室内积料结皮，下灰不畅，长时间积料，曾多次出现沉降室塌料的现象，引起高温风机跳停，窑系统被迫止料，且导致窑系统正压，严重危及巡检人员和设备的安全运转。车间为此进行技改，在锅炉平台上加装一台单电磁阀控制的空气炮，将压缩空气管道接至锅炉下料口上方，并根据锅炉内部积灰位置设计四个高压进风口，利用PLC对空气炮进行控制，每15min进行一次反吹风，以加快锅炉回灰的排放。

　　1.3窑头锅炉磨损问题

　　窑头AQC锅炉因篦冷机冷却熟料后排出的废气含量有硬度很高的熟料粉尘，为了减少对锅炉过热器层受热管束的磨损，一般AQC炉内管道上带螺旋翅片管，减小风的直接冲刷。管材选用耐磨的无缝钢管，且锅炉入口都设计沉降室，从篦冷机中前部引出管道，抽出400℃左右的废气送至沉降室，滤去大颗粒粉尘后再由管道引入AQC炉。熟料粉尘通过拉链机排入窑槽式输送机料斗内。

　　我公司两条熟料线AQC沉降室分别为：一线窑头是惯性力沉降室，处理烟气量为130000Nm³/h。惯性力沉降室是一种能使含尘气流中的法粒在烟气以高速流动急转变向过程中，借助重力及惯性力而沉降下来的除尘装置。二线窑头是多层重力沉降室，处理风量同一线，内部设置多层水平布置隔板，沿烟气流动方向布置，是一种能使含尘气流中的尘粒借助本身的重力作用而沉降下来的除尘装置。

　　为了减少AQC炉内管束的磨损，必须提高沉降室的捕集效率。具体方法：淤降低室内气流速度;于降低沉降室高度;盂增大沉降室长度。而实际使用效果中，该厂二线窑头安装的多层重力沉降室由于占地面积大，沉降室长，收尘效果要好。一线窑头安装的惯性力沉降室占地面积小，设备体积小，收尘效率比较低。建议建设单位面积允许的情况下，选择空间大的多层重力沉降室要好。

　　1.4窑头篦冷机喷水的影响

　　随着国家环保政策的严格要求，许多建材企业原来使用的电收尘排放颗粒物已不能达标，纷纷改造为袋式除尘器，由于袋收尘所用滤袋对使用温度有严格要求，入口风温不能超过200℃，在入口温度超过160℃时，我厂篦冷机喷水系统会通过PLC程序控制进行喷水降温。这种操作直接导致含水分的熟料粉尘烟气进入AQC炉，使过热器层和一级高压蒸发器层管束的螺旋鳍形片内被熟料颗粒堵死，严重影响了锅炉热吸收效率，降低了AQC锅炉的出力，影响发电功率。

　　为了减少喷水次数，但又不造成收尘滤袋着火事故，我厂采取了如下措施：淤在窑头袋收尘入口烟道上安装了冷风阀，此冷风阀由熟料中控室窑操作员控制。在遇到异常工况或紧急情况，入口温度达到并超过200℃时，中控室应及时跳停头排风机，关闭风机入口挡板，并打开冷风阀门进行应急降温，尽量减少使用喷水系统。于为了防止袋收尘器入口温度出现假信号，温度虚高引起篦冷机喷水系统运行，在入口烟道测点安装A与B两支热电偶，每个热电偶均有挡风罩进行保护，热电偶应定期检查并进行更换。两支热电偶测量温度实时对比，如两者差值超过20℃，延时1min后，篦冷机喷水系统会发出报警，此时应及时检查两支热电偶的情况。

　　2射水抽汽系统改造

　　射水抽汽器是发电维持凝汽器真空系统的重要部件，其维护或购买成本较高;另一方面，射水箱溢流排水量大，造成水资源浪费;且外排水温度高，不能直接作为循环水池补水，需经污水站二次处理，造成水处理费用增加。因此，我公司决定采用高效率的节能装置—油环真空装置取代射水抽汽系统。

　　油环真空泵组所有部件均成套组成在一个公用底座上，放置于靠近抽真空管道的位置。在凝汽式汽轮机停机时，从射水抽汽器前端抽真空管道上引出一根抽汽管并在管道上安装截止阀(型号：J41H-16DN100)。抽汽管与前置冷却器连接安装。油环真空泵组的进汽管与前置冷却器连接安装。前置冷却器回收水管与热井连接。冷却进水总管可以连接至循环水进水管，也可以连接至工业水进水管上。为了提高夏季冷却效果，最好接到工业水进水管上。冷却进水总管分别与前置冷却器和油箱冷却器连接，作为冷却水进水管;出水管连接到循环

　　水回水管，最终回到循环水池。管道安装流程见图1。

　　原射水抽汽系统动力设备是两台射水泵电动机，一用一备。现在新安装的油环真空泵组动力设备是两台真空泵电动机，一用一备。所以节电效益就是两种泵电动机功率对比。参数对比见表1。

　　①年节电效益：(30-7.5)×24×300天×0.5元/度=8.1万元;②由于气温不同，射水箱溢流量差别较大，每年1、4季度用水量按2.8t/h，2、3季度按13t/h计算，全年检修60天，年节水量：(2.8+13)×24×150天=5.7万吨;③射水箱溢流水需经公司污水站二次处理，水处理费约0.8元/m³，年节省水处理费用：5.7万吨×0.8元/吨=4.6万元。

　　将现射水抽汽系统改造为油环真空泵组后，合计每年节省费用约12.7万元，少开采地下水近6万吨。

　　3结束语

　　本文提出了水泥窑纯低温余热发电生产中出现的问题，并有针对性的采取了技改等措施，达到了正常生产、节能减排的目的，希望能供同行共同讨论，优化余热发电生产，使吨熟料电耗和经济指标达到设计要求。