篦冷机循环鼓风技术在水泥窑余热发电中应用

　　1.概述
　　篦冷机循环鼓风技术是大连易世达新能源发展股份有限公司的一项专利技术。主要技术要点是：在窑头排风机出口提取小于或等于窑头AQC余热锅炉通风量的70～90℃温空气，通过专用管道与冷却机中温室鼓风机串联，然后鼓入冷却机中，从而构成热风从篦冷机→沉降室→AQC锅炉→窑头收尘器→窑头排风机→专用管道→冷却机鼓风机→篦冷机的循环。在循环过程中，空气是循环纽带，热量是循环携带对象。首先温空气进入冷却机与熟料进行热交换获得热量成为热空气，然后热空气进入AQC锅炉再将所获得的热量全部传递给工质，由于该循环过程中热损失量很少，因此大大提高了余热锅炉的余热利用率。

　　过去由于担心温空气会导致熟料质量下降、会对篦冷机运行安全带来不利影响，因此该项技术一直未敢采用，直到去年下半年山水集团受到世界性金融危机冲击后，集团领导为寻求更大的经济效益，决定在安丘山水水泥公司的2# 5000t/d水泥窑余热电站上进行篦冷机循环鼓风技术应用试点，试用成功后向集团所有电站推广。

　　安丘山水2#窑篦冷机循环风技术改造由大连易世达新能源发展股份有限公司负责设计，于3月15日改造完成并投入使用，通过试运行发现进AQC锅炉温度提高57.2℃，单窑发电功率平均提高823kW，未出现温空气影响熟料质量和冷却机运行安全问题，试用喜获成功。为使大家全面了解篦冷机循环风技术和篦冷机循环风技术带来的技术效果，现就安丘山水2#窑篦冷机循环风技术改造设计、安装、操作等进行介绍。

　　2.篦冷机循环鼓风系统设计
　　2.1篦冷机循环风量的确定
　　篦冷机循环风服务对象是AQC余热锅炉，因此篦冷机循环风量应由AQC余热锅炉通风量来确定，为获取最大的余热利用效率，应尽可能地提高篦冷机循环风量，因此篦冷机循环风量Q_C设计按AQC余热锅炉通风量Q_AQC进行设计。

　　Q_C=Q_AQC……………………………………………………………………(1)

　　式中：Q_C—篦冷机循环风量，Nm³/h；
　　Q_AQC—AQC余热锅炉通风量，Nm³/h；

　　2.2篦冷机循环风管道的设计
　　(1) 篦冷机主循环风管径的确定
　　①篦冷机A侧主循环风管径的确定

　　D_A=(Q^G_CA/2826ω)^0.5…………………………………………………(2)

　　式中：D_A—篦冷机主循环风管径，m；
　　Q^G_CA—篦冷机A侧主循环风管工况风量，m³/h；
　　ω—主循环风管风速，m/s；

　　②篦冷机B侧主循环风管径的确定
　　同①B侧主循环风管径

　　D_B=(Q^G_CB/2826ω)^0.5……………………………………………………(3)

　　(2)篦冷机循环风管保温设计
　　由于篦冷机循环风管道直径较大，长度较长，为防止循环风散热降温，在篦冷机循环风管道施加体外保温措施，具体做法是在循环风管道外侧用200厚岩棉毡包裹，然后用0.6～0.8mm镀锌铁皮保护，通过采取体外保温措施，使篦冷机循环风管道温降控制在5℃以内。

　　(3)篦冷机循环风管布置及阀门控制
　　为降低循环风管道阻力，管道布置应尽量取直，避免转弯，距离尽量缩短，为便于布置本公司篦冷机主循环风管布置在篦冷机两侧的鼓风机上方，通过三通与风机入口相联。为防止循环风温度有可能偏高导致熟料冷却操作恶化，同时也为满足在掉篦板或结大蛋时需要快速冷却，在每侧主循环风管上设调节阀门，在与风机入口相联三通管道上设冷风阀门。主循环风管调节阀门和三通管冷风阀门由水泥窑中控员根据熟料冷却要求进行控制，以防止循环风对水泥窑操作带来的不利影响。

　　(4)篦冷机循环风改造投资
　　本项目改造比较简单，除需增加几个调节阀门外，其它为板材、型钢和保温材料等，安丘山水2#窑的篦冷机循环风改造投资为20.9万元。

　　3.篦冷机循环风应用效果
　　我公司篦冷机循环风改造是在正常生产过程中完成主体安装，利用停窑检修时间完成与窑头烟筒和篦冷机鼓风机的对接，单窑工期计划为10天。安丘山水2#窑篦冷机循环风是利用煤磨换减速机的停检时间完成对接，并于2009年3月15日投入使用。安丘山水1#窑篦冷机循环风主体安装已完成，但未完成对接使用，计划在4月底月检中实现对接，将于2009年5月投入使用。考虑1#窑篦冷机循环风未投入使用，因此仅介绍2#窑篦冷机循环风投入后使用效果。

　　3.1入AQC温度及发电能力
　　2#窑篦冷机循环风投入使用后，中温风品质出现了明显变化，为说明篦冷机循环风投入前用后的变化情况，今通过对相同工艺条件下2009年3月15～30日篦冷机使用循环风时入AQC温度和2008年12月16～31日不使用循环风时入AQC温度，通过统计两时段入AQC温度变化来说明篦冷机使用循环风的效果，统计结果见下表1和表2。

表1.2008年12月16～31日篦冷机不使用循环风时入AQC温度等参数   

 表2.2009年3月15～30日篦冷机使用循环风时入AQC温度等参数   

　　表1与表2是两个不同时段却具有相同熟料产量、相同烧煤量、相同C1出口（SP入口）温度的统计数据，表1篦冷机没有使用循环风，表2篦冷机使用了循环风。从表1与表2看出篦冷机使用循环风后，AQC入口温度平均提高365.9℃-308.7℃=57.2℃，发电功率平均提高823kW，技术效果明显。

　　3.2鼓风机风门开度、阻力、电流变化
　　篦冷机使用循环风后，由于鼓风温度提高了50～70℃，因此风机特性发生改变，鼓风量减少，为保持熟料冷却效果不变，要求在操作上适当增大篦下鼓风压力控制，相应要求鼓风机适当增大风机转速，适当增大鼓风机轴功率控制。下表3是篦冷机使用循环风前后，篦下风机控制参数和调节参数的变化情况。

表3.篦冷机使用循环风前后各控制、调节参数的变化    

　　3.3熟料冷却效果
　　篦冷机使用循环风后，出中段篦床的熟料温度略有升高，但由于在操作上增大了三段篦床的冷却风量，因此出冷却机熟料温度变化并不是很大，这也可从熟料破碎拨气管表面温度来判断，手摸拨气管表面温度稍有升高，说明出冷却机熟料温度变化并不是很大。

　　3.4入窑二次风、入炉三次风及熟料产量
　　篦冷机使用循环风后，入窑二次风、入炉三次风温略微有些升高，但变化并不明显。篦冷机使用循环风后，熟料产量与篦冷机使用循环风前基本相同，没有变化，说明篦冷机使用循环风后，对熟料生产没有影响。

　　4.效益分析
　　篦冷机使用循环风后，2#窑余热发电能力提高823kW，吨熟料发电量平均提高：823kW/237.5t/h=3.47kWh/t，因使用循环风后鼓风电耗增加0.68kWh/t，吨熟料净增发电量为：3.47kWh/t-0.68kWh/t=2.79kWh/t。若水泥窑以年生产水泥熟料5700t/d×320d=1824000t计，全年可产生508万元经济效益，而项目改造投资仅用20.9万元，投资回报率相当可观。

　　5.热点问题探讨
　　由于我公司篦冷机使用循环风时间较短，数据和资料积累十分有限，因此还不能肯定循环风技术完全成熟，诸如循环风对篦冷机篦板寿命的影响，循环风对篦床传动系统的影响，循环风对熟料强度的影响，循环风对熟料冷却电耗影响，电收尘效率对循环风管道的影响等尚需在长时期观察和不断地完善后才能得出客观正确的结论。但是根据我们经验，我们认为循环风对篦冷机的影响十分有限，有些影响在采取相应措施后是可以克服的。

　　首先，关于篦板寿命，我们认为影响不大，一是篦板材料耐温较高，二是循环风温度并不高，三是篦板所接触的物料温度较低，因此循环风对篦冷机篦板寿命影响不大；

　　第二、关于篦床传动，我们认为循环风对篦床传动系统是有影响的，但这种影响在调整润滑油牌号后，即由现有的锂基质调整为耐高温抗乳化的二硫化钼润滑油完全能够克服，因此这一问题并不是主要问题；

　　第三，关于熟料强度，我们都知道篦冷机高温段熟料冷却对熟料强度影响较大，而中温段和低温段熟料冷却则影响较小或没有影响，而循环风主要影响的是篦冷机中温段和低温段，因此我们说篦冷机循环风对熟料质量影响十分有限，这种影响可从物理检验：熟料R₃>30MPa，R₂₈>60MPa熟料质量未降低得到证明。

　　第四、关于循环风管道积灰问题，该问题提出主要基于以下情况，一是点火时初期电收尘器一般不送电；二是电收尘器故障送不上电；第一种情况浓度大但时间短，可通过关团循环风来解决，第二种情况浓度不大但持续时间长，可通过人工定期吹扫的办法加以克服。因此这一问题并不是个严重问题。

　　6.结论
　　篦冷机循环鼓风技术是大连易世达新能源发展股份有限公司的一项专利技术。通过在山水集团安丘水泥公司2#水泥窑的篦冷机上应用，取得净增吨熟料发电量2.79kWh/t，投资回报率2430%显著技术经济效果，尽管应用时间比较短，一些优势和问题还有待进一步研究，但是从目前运行情况来看，篦冷机循环鼓风技术是成熟的、可靠的，并且随着技术应用的不断深入，篦冷机循环鼓风技术将为循环经济发展做出突出的贡献。