水泥窑余热发电机组并汽改造

  大连天瑞水泥有限公司三条5000t/d水泥熟料生产线配置了两条余热发电系统，均采用的是海螺川崎余热发电技术，一条装机容量18MW，于2008年6月份并网发电（以下简称一期发电），另一条装机容量9MW，于2011年8月份并网发电（以下简称二期发电）。一期发电汽轮机做功所需主蒸汽由烧成一线窑和烧成二线窑的AQC锅炉和PH锅炉共同提供，二期发电汽轮机做功所需主蒸汽由烧成三线窑的AQC锅炉和PH锅炉提供。两路蒸汽各行其道，互不干涉。

  一、存在的问题

  二期发电投入运行后，逐渐暴露出以下几个问题：

  1、一期发电在烧成一、二线窑都生产时，可带满负荷或超出额定负荷，而在只有烧成一、二线窑单线生产时，与二期发电相比，汽耗量高，发电负荷较低。经发电量统计，一期发电单线运行状态最好时也只能在8000千瓦左右。

  2、当烧成一线窑和烧成二线窑单线生产，烧成三线窑不生产时，不能把生产的那条熟料线的余热锅炉产出的主蒸汽导入二期发电多做功。

  3、当烧成一、二、三线窑都生产，而一期发电和二期发电其中一台停机时，无法利用需检修的汽轮机组所配置的锅炉产出的主蒸汽做功发电，只能把锅炉也停炉。

  4、当烧成一、二、三线窑都生产，而一期发电和二期发电其中一台已带满负荷而且所配锅炉仍有多余主蒸汽出力而另一台没有达到额定负荷时，多余的主蒸汽利用不上只能对空外排。

  二、改造方案及操作方法调整

  针对以上问题，大连天瑞水泥有限经过多次翻阅相关图纸、资料，向设计院技术人员咨询，最终决定利用检修停机时间对一期发电的四台锅炉所产出的蒸汽与二期发电的两台锅炉所产出的蒸汽进行并汽改造，以实现蒸汽高效利用和机组多发电的目的。具体改造措施如下：

  1、在一线锅炉主蒸汽的来汽管道上增加三通变径（DN500变400），在三线锅炉主蒸汽的来汽管道上也增加三通（DN400），其间新增一段400mm的连接管路，电动截止阀，旁路和旁路阀，疏水阀，通过中控操作来控制，实现主蒸汽互用。（如图1锅炉主蒸汽管路并汽图）

  2、在一线锅炉给水管道上增加三通变径（DN200变125），在三线锅炉给水管道上增加三通（DN125），其间新增一段125mm的连接管路，给水闸阀，疏水阀，现场控制，实现锅炉给水互用。（如图2锅炉给水管路连接图）

  3、在一线锅炉回水管路上增加三通（DN80），在二线锅炉回水管路上增加三通（DN80）和回水切断阀，在三线锅炉回水管路上增加三通（DN80），通过连接管道将一线和三线锅炉回水，二线和三线锅炉回水连接起来，一线和三线锅炉连接管道上增加回水联络阀，二线和三线锅炉连接管道上增加回水联络阀，现场操作，实现锅炉回水互用。（如图3锅炉回水管道连接图）

  一期和二期发电需要进行并汽运行时，操作方法做如下调整：

  1、首先切断一期发电非运行锅炉的给水、回水阀门，缓慢打开二期发电余热锅炉的给水阀门，保持汽包水位正常。

  2、当运行锅炉的省煤器出口温度达到150℃以上时，可打开回水阀至闪蒸器。（根据闪蒸器压力投退补汽系统）

  3、全关二期发电的主蒸汽截止阀及主蒸汽旁路手动阀和气动阀。

  4、全开一期发电和二期发电的汽轮机并汽联络门处的大疏水阀及二期发电机组的主蒸汽截止阀阀前的小疏水阀。开始启动锅炉暖管。

  5、当一期发电和二期发电的并汽联络阀门前的温度达到250℃时，可缓慢开启联络阀处旁路阀与主蒸汽母管进行并汽。（此时运行机组前主蒸汽温度下降不得大于5℃）。

  6、当运行机组前主蒸汽温度恢复至并汽前温度时，可缓慢开启一期发电和二期发电并汽联络阀门至全开位置。

  7、机前主蒸汽温度并汽后无明显下降时，可全部关闭所有小疏水阀门。至此并汽工作全部结束。

  通过以上改造措施，当烧成一、二、三线窑只有一条生产时，可将其运行的余热锅炉所产出的主蒸汽切换进入二期发电多做功。当烧成一、二线窑只有一条生产，烧成三线窑生产时，可将烧成三线窑的余热锅炉所产出的主蒸汽与烧成一、二线窑运行的余热锅炉所产出的主蒸汽进行并汽，汇集后进入一期发电多做功，同时将二期发电机组除锅炉强制循环泵和锅炉辅机冷却水泵运行外，所有设备都停止运行，又减少了自用电量。

  三、改造效果

  2012年5月19日，一期和二期发电并汽改造完成，正式投入使用。经过两年多的数据对比发现，没有进行并汽改造前，一期发电单线运行时，每万度电的汽耗量约为70吨，并汽改造后，一期发电每万度电的汽耗量为59~60吨。按每吨蒸汽每小时发电170度计，每天可多增加发电量约4万度电。

  另外，当一期发电运行，二期发电停机时，二期自用电量由原来的占发电量的大约7%下降到1%左右，按二期发电每小时9000度计，每天发电21.6万度，自用电每天可节约1.296万度（21.6*（7%-1%）=1.296）。另外，二期冷却塔停运，每天可节约用水1400吨（每小时补充水量60吨左右），水处理化学药品费用780元，经济效益非常可观。