余热发电与熟料生产线的相互影响及处理

  前 言

  由于余热发电项目较好的节能减排效果和经济效益，成为水泥企业的一个经济增长点，在市场竞争激烈的地区是否配套余热发电项目可能会成为水泥企业是否盈利的关键。余热发电项目投入运行后会对水泥熟料生产线运行造成较大的影响，若不正确、及时处理会造成熟料生产线和余热发电项目运行的不正常，达不到项目预期的收益。并且由于余热发电项目依附于熟料生产线，熟料生产线应采取有效措施以提高发电效果。

  1  对熟料生产线的相互影响及处理

  1.1  对窑头风机和窑尾高温风机的影响及处理

  余热发电投入运行后对窑头和窑尾高温风机的影响是直接的，因为对于窑头风机来说，余热发电投入运行后，收尘器系统上增加了沉降室、AQC锅炉及其与熟料冷却机、原窑头收尘器之间的三段连接管道，系统阻力大概增加2000～2500Pa，但是窑头风机的入口温度也由原来的300℃左右（窑头收尘器为电收尘器，没有空气冷却装置）或200℃（窑头收尘器为袋收尘器，配备有空气冷却装置）降低为不到100℃，对于这种进口介质的变化，若在熟料生产线设计时没有进行考虑，窑头风机在一般情况下是不能满足需要的。因此，应对窑头风机性能进行核算，根据风机的性能参数，结合实际运行情况，做出风机处理的技术方案，最好由原风机制造厂家来进行这项工作。据笔者了解，大部分进行余热发电工程熟料生产线的窑头风机都会因为压头、配套电机功率不足而对风机叶轮进行改造，更换大功率电机，也有少量的项目窑头风机设计余量较大而没有改造。由于风机核算、方案准备和风机叶轮、电机的供货都需时间保证，这项工作应及早进行，若待至余热发电项目投入运行发现风机需要处理时再进行，则会造成巨大经济损失。

  窑尾高温风机也是如此，在余热发电项目投入运行后，窑尾系统阻力由SP锅炉和其连接管道的增大而增加700～1000 Pa，对于增湿塔在高温风机后的生产线，高温风机的进口介质温度将由300～330℃降至220℃左右，而对于增湿塔在高温风机前的生产线，高温风机进口介质温度将由原来的200～270℃变化至230℃左右，但是在余热发电投入运行后由于喷水的取消，高温风机的处理风量有所降低。一般情况下，余热发电投入运行后，高温风机的电流有波动，C1出口负压有所提高，有利于回转窑产量的提高。在实际项目实施过程中，对高温风机进行改造的较少见，但还应与窑头风机处理方式一样，提前进行性能核算和方案准备。余热发电项目对熟料线的影响见表1。

  表1   余热发电项目对熟料生产线的影响及处理

  1.2  对回转窑产量的影响及处理

  余热发电项目投入运行后，由于C1出口负压有所提高，客观上为回转窑提高产量提供了可能，制约回转窑提产的最大因素是篦冷机冷却能力，篦冷机冷却能力不但会造成熟料温度过高，还会导致窑头罩和AQC锅炉入口温度较低，影响发电效果，而若采用厚料层操作，严重时会出现部分冷却风机返风，更加剧了这种现象。出现这种问题的根本原因是部分篦冷机冷却风机压头过低，随着回转窑产量的增大，篦冷机料层厚度增加，阻力增加，而离心风机的特性是随着出口压力的增加风量减少，当出口压力增加到一定程度时，风机风量可能为零，从而导致熟料温度过高。可根据实际情况，对篦冷机前段冷却风机进行改造，更换较大压头的风机或叶轮，保证冷却风量，尽可能降低熟料温度，提高AQC锅炉进口温度和风量，进而提高AQC锅炉蒸汽量，达到回转窑和余热发电都增产的目的。

  1.3  对生料系统的影响及处理

  余热发电项目投入运行后，大部分企业为了提高SP锅炉出力，都会将生料磨进口温度控制在下限。一般情况下，余热发电投入运行后，随着磨内温度的降低，会引起生料磨进出口压差升高，风环风速降低，带料能力下降，吐渣增多，振动值增大，磨机台时产量有所降低。对生料系统的另一影响是对循环风机、尾排风机和窑尾收尘器的影响，磨机进口温度降低会引起从磨机出口至循环风机、窑尾收尘器、尾排风机所有设备进口介质温度的降低，在进口阀门同样开度的情况下，循环风机、尾排风机电机电流会增加，收尘器负荷降低。若不及时处理，不但影响生料供应，还可能会引起磨机跳停、两个风机电机超电流、收尘器内结露等设备事故苗头的出现。

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  应对生料系统问题的方法是调整，根据实际情况及时调整操作参数。由于用于调整磨机进口风温的SP锅炉进口阀门和入高温风机旁路阀门基于回转窑安全操作的考虑都由回转窑操作员进行操作，而余热发电操作员与生料磨操作员对进入各自系统风温都谋求更高，因此出现余热发电系统与生料系统争热风的矛盾，应制定相关规定，在优先保证生料用风最低风温的基础上才能提高入SP锅炉风温，此矛盾即可化解。生料磨在余热发电投入运行后，就适当增加循环风机进口阀门开度，保持风环风速，减少磨内喷水，加大研磨压力。由于系统风量减少，窑尾风机进口阀门应减少开度。通常情况下，经过一段时间的探索，可以找出适合自己生产线的具体调整参数，磨机台时产量可保持原有水平，磨机主电机、循环风机电机电流有所上升，尾排风机电机电流有所下降，整个生料系统电耗会有所上升。

  2 熟料生产线对余热发电的影响及处理

  2.1  对运行的影响及处理

  余热发电工程是依附于水泥熟料生产线上的，水泥熟料生产线对于余热发电的作用不言而喻，余热发电运行对水泥熟料生产线的波动相当敏感，波动稍大就会造成余热发电解列，甚至停止运行。水泥熟料生产线操作水平也直接影响到余热发电的安全运行和运行效果，因此，水泥熟料生产线的稳定运行是余热发电项目稳定运行的前提。余热发电投入运行后，对熟料生产线的设备故障率、回转窑运转率、投料量波动、窑头负压波动等提出更高要求，应加强设备的巡检、预检修力度，稳定原燃材料进厂质量，加强均化，稳定生料质量和投料量，根据余热发电要求及时调整篦冷机用风，稳定窑头负压和沉降室入口风温。回转窑、生料磨、余热发电三方面操作应互相配合，及时调整参数，保证系统稳定、安全运行。熟料生产线对余热发电项目的影响及改进措施见表2。

  表2   熟料生产线对余热发电项目的影响及改进措施

  2.2  对发电量的影响及改进

  若要余热发电项目更高效的运行，生产线应提供有利的条件和支持。水泥熟料生产线在余热发电投入运行后，由于C1负压增大，窑头风机改造后窑头通风能力提高、篦冷机冷却能力提高，回转窑的日产量一般会增加3%～8%，随着回转窑日产量的增加，发电量会增加，但吨熟料发电量有所降低。提高发电量的主要措施如下。

  2.2.1  尽可能降低生料系统、煤磨系统生产所需风温

  生料系统生产过程中由于烘干物料的原因需要消耗大量的热量，会导致SP锅炉出力不足和发电量的降低，降低生料系统生产所需风温将是提高发电量的重要措施。降低生料系统生产所需风温主要考虑的因素是出磨水分，应保证出磨水分小于0.5%，另一因素是窑尾收尘器的出口温度，避免收尘器内温度过低而结露。煤磨系统亦然。降低或取消生料磨内喷水、取消自石灰石破碎至生料磨所有为控制扬尘而设置的喷水点，取代收尘器和密封措施，严格控制生料其他组分和原煤的水分，可以大幅降低磨机生产所需风温，从而达到提高发电量的目的。如一3000t/d水泥熟料生产线配套了7500kW的余热发电项目，通过一系列措施的实施，在生料磨产量不降低的情况下，生料磨入口温度由余热发电投入前的270℃左右降至现在的190℃左右（夏季会高于此值）。

  2.2.2  加强熟料系统的保温和密封

  熟料系统散热和冷风的掺入是影响余热发电发电量的根本原因。散热主要有C1出口至SP锅炉管道、篦冷机至沉降室、AQC锅炉管道散热等，在余热发电投入运行之前，这些散热有助于减轻增湿塔的负荷而没有引起重视，有生产线的C1出口温度与SP锅炉进口温度相差达40℃，严重影响余热的利用，应对以上管道重新保温，对生料磨和煤磨可考虑对本体进行保温。熟料系统冷风的掺入点较多，主要有预热器各检查门、捅料孔的漏风，窑头、窑尾密封处的漏风，篦冷机检修门、破碎机下部溜子漏风，生料磨、煤磨系统各冷风阀等。处理的措施是取消没必要的冷风阀，并必须用密封阀进行调整，减少泄漏率，必要时更换为零泄漏密封阀；加强生料、煤立磨进料口和吐渣口的密封；对预热器各可能漏风点利用点火初期的正压进行排查，杜绝操作过程中捅料孔长时间打开的现象，更换损坏的捅料孔；尽可能缩小破碎机下部溜子的截面尺寸，有空间时可加装卸料阀。总之，采取一切措施，保证熟料系统除篦冷机冷却用风、一次风机鼓风、二次风机鼓风外杜绝掺入其它冷风。

  2.2.3  在组织制度方面的保证

  如前所述，由于各系统由不同操作员进行操作，并且他们的利益关注点不一定相同，因此，在组织和制度层面，应调整不利于统一协调、实现企业利益最大化的组织机构设置、相关考核控制制度等，可采取余热发电与熟料、生料系统组成一个大的运行班或作为一个考核组织进行考核，避免三方面的冲突，互为对方创造条件；在充分探讨、实践的基础上，对相应的技术管理文件进行修订。

  3  结束语

  余热发电项目与熟料生产线的相互影响主要有余热发电对各大风机、回转窑产量、生料系统的影响和熟料生产线对余热发电运行和发电量的影响等。水泥企业应从两者相互影响的分析入手，及时探索出切实可行的处理措施，达到余热发电和熟料生产线相得益彰的效果。