水泥窯余熱發(fā)電運(yùn)行問(wèn)題分析

摘要：本文對(duì)目前我國(guó)新型干法水泥窯純低溫余熱發(fā)電存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了研究、分析、改造，其分析、研究、改造的過(guò)程及結(jié)論，在我國(guó)水泥工業(yè)工藝及裝備技術(shù)得以迅速發(fā)展、數(shù)百條日產(chǎn)數(shù)千噸級(jí)大型干法水泥熟料生產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)的情況下，對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)余熱電站的決策及水泥窯純低溫余熱發(fā)電的運(yùn)行有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：水泥窯；余熱發(fā)電；問(wèn)題分析

一、水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

即是在新型干法水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)余熱回收裝置———余熱鍋爐將窯頭、窯尾排出大量低品位的廢氣余熱進(jìn)行回收換熱，產(chǎn)生過(guò)熱蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能———機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，并供給水泥生產(chǎn)過(guò)程中的用電負(fù)荷。該項(xiàng)技術(shù)不僅大大提高了水泥生產(chǎn)過(guò)程中能源的利用水平，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，起到了巨大的促進(jìn)作用。同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，完全符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

二、余熱發(fā)電工藝流程：純水由補(bǔ)給水泵打至凝汽器熱水井，與做功后的乏汽匯合，經(jīng)凝結(jié)水泵打入低壓閃蒸器出水集箱與出水匯合，然后通過(guò)鍋爐給水泵送入AQC鍋爐省煤器進(jìn)行加熱，經(jīng)省煤器加熱后產(chǎn)生高溫高壓水分三路分別送到AQC鍋爐汽包、PH爐汽包和閃蒸器內(nèi)。進(jìn)入兩爐汽包內(nèi)的水在鍋爐內(nèi)循環(huán)受熱，最終產(chǎn)生一定壓力下的過(guò)熱蒸汽作為主蒸汽送入汽輪機(jī)做功.進(jìn)入閃蒸器內(nèi)的高溫水通過(guò)閃蒸技術(shù)產(chǎn)生一定壓力下的飽和蒸汽送入汽輪機(jī)第五級(jí)后做功，做過(guò)功后的乏汽經(jīng)過(guò)凝汽器冷凝后形成凝結(jié)水重新參與熱力循環(huán)。生產(chǎn)過(guò)程中消耗掉的水由純水裝置制取出的純水經(jīng)補(bǔ)給水泵打入熱水井。

三、影響發(fā)電量的幾個(gè)因素進(jìn)行闡述和分析。

1、水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)配置的合理性

水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模和水泥生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)在水泥行業(yè)生產(chǎn)能力的大小，整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，但在實(shí)際生產(chǎn)中往往超過(guò)生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)能力的情況是很常見(jiàn)的，但能力的變化直接影響廢氣參數(shù)，這導(dǎo)致余熱發(fā)電系統(tǒng)的匹配問(wèn)題。表面上，同一生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)線可能有不同的生產(chǎn)能力，這可能會(huì)受到許多因素的影響，如原燃料、海拔高度、設(shè)備選擇等。在余熱發(fā)電系統(tǒng)的分配上應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)，以達(dá)到良好的效果，而不是一定的生產(chǎn)規(guī)模必須達(dá)到發(fā)電的數(shù)量，這只是一般的配置，而不是絕對(duì)的。

2，水泥生產(chǎn)過(guò)程的波動(dòng)，水泥生產(chǎn)過(guò)程的正常波動(dòng)。

不過(guò)，余熱發(fā)電系統(tǒng)也可以適應(yīng)更大的，但不規(guī)則的波動(dòng)對(duì)余熱發(fā)電系統(tǒng)是非常不利的，如從篦冷機(jī)空氣干燥煤磨、煤磨操作不會(huì)完全同步與窯系統(tǒng)的運(yùn)行，必須有與氣體溫度的浪費(fèi)熱發(fā)電量的天然氣和煤磨排風(fēng)的變化。從理論上講，如果余熱發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)熱水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，保持2500 ~ 5000t/d為風(fēng)的余熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模將有一個(gè)溫度16000 ~ 35000m3 /小時(shí)，約10℃的余熱發(fā)電系統(tǒng)的容量的系統(tǒng)平衡必須要應(yīng)對(duì)這種波動(dòng)的措施，以及發(fā)電也將改變。在余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)詳細(xì)地向鍋爐和汽輪機(jī)制造商提供這種波動(dòng)的參數(shù)，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的調(diào)整措施。然而，在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中，系統(tǒng)的平衡不是絕對(duì)的，實(shí)際的操作是難以控制的。為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，余熱發(fā)電系統(tǒng)是完全可能的，而水泥系統(tǒng)則是熱點(diǎn)問(wèn)題，因此，最好讓煤廠利用窯尾余熱鍋爐出口的廢氣作為干燥熱源，從源頭上消除波動(dòng)。

3\抽氣窯篦冷機(jī)。

從熱平衡的角度看，空冷器的冷端為冷端，相對(duì)溫度低，氣量大，排氣口受熱端加熱，相對(duì)溫度高，含氣量小。根據(jù)理論計(jì)算，余熱發(fā)電系統(tǒng)不與水泥生產(chǎn)系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)。從發(fā)電能力來(lái)看，低氣量、高溫度的廢氣產(chǎn)生量大于大容量和低溫廢氣的發(fā)電能力。所以對(duì)于冷機(jī)余熱發(fā)電的吸入口附近的熱端應(yīng)該更有利，可設(shè)置在吸入口的位置或附近的磨煤機(jī)的吸風(fēng)口的位置一般磨煤機(jī)，與傳統(tǒng)空氣泵的排氣通道中斷時(shí)，余熱發(fā)電系統(tǒng)的冷端。如果篦冷機(jī)上設(shè)有若干排風(fēng)口，廢氣可利用余熱發(fā)電，系統(tǒng)會(huì)比較復(fù)雜，增加投資和漏風(fēng)量。點(diǎn)、增加工藝布置和操作的難度；實(shí)際運(yùn)行中，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，分段抽風(fēng)的控制很難把握，容易加大與水泥系統(tǒng)爭(zhēng)熱的概率。

4、余熱發(fā)電系統(tǒng)與智能系統(tǒng)的有效結(jié)合

所謂智能化控制系統(tǒng)，就是實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域的自動(dòng)化控制，提升生產(chǎn)工作效率。對(duì)于生產(chǎn)工廠來(lái)說(shuō)，就是利用智能化系統(tǒng)，縮減人工成本，降低相應(yīng)能耗，自動(dòng)化生產(chǎn)，優(yōu)化各生產(chǎn)環(huán)節(jié)。讓企業(yè)時(shí)刻在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益最大化。對(duì)于水泥余熱發(fā)電該項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，搭載智能化系統(tǒng)，由相關(guān)專家為其設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)無(wú)人式管理，最大量節(jié)省人工運(yùn)營(yíng)成本。水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目的智能化系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)使，實(shí)現(xiàn)水泥余熱發(fā)電全程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，并時(shí)刻保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。其次，相關(guān)專家為其設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，確保系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化。實(shí)現(xiàn)全程無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水泥余熱發(fā)電，遠(yuǎn)程控制，一鍵檢測(cè)，線上監(jiān)控桿以及計(jì)算機(jī)智能調(diào)整等功能。對(duì)于提升水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)整體智能化，智能控制以及程序優(yōu)化，有重要幫助。其智能控制方面，主要為原水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水池系統(tǒng)與原水箱水位的自動(dòng)控制。純水制取系統(tǒng)與除鹽水水位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，原水池的水位聯(lián)鎖控制可在中控制內(nèi)進(jìn)行操作。其次，循環(huán)水系統(tǒng)排放水控制，對(duì)于循環(huán)水水位自動(dòng)補(bǔ)位，循環(huán)水排污，自動(dòng)凈化等，都可以通過(guò)DCS進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)智能加藥或補(bǔ)水。第三，化水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，該控制主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能控制，無(wú)人值班，化水系統(tǒng)智能過(guò)濾正、反洗等原有需人工控制工序，均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程而實(shí)現(xiàn)。各補(bǔ)水、排污等管道設(shè)置測(cè)流量裝置，實(shí)現(xiàn)流量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；AQC及SP鍋爐設(shè)置自動(dòng)取樣，通過(guò)水質(zhì)在線儀表實(shí)現(xiàn)汽水品質(zhì)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排污和智能加藥功能。第四，油路系統(tǒng)的智能化，原有水泥余熱發(fā)電油路系統(tǒng)，調(diào)節(jié)、保安油路需有人工控制，效率及安全性能較差。運(yùn)用智能化控制后，油路控制可實(shí)現(xiàn)智能化，汽機(jī)轉(zhuǎn)速及高壓油泵可實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)控制，輔助交流油泵、直流油泵以及潤(rùn)滑系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制。有效降低因油壓不足造成的安全事故。

參考文獻(xiàn)：

［1］張曉彤，李文博，馬文書(shū)，張曉曉，牛麗麗，文柏鳴等，綜述預(yù)分解窯余熱發(fā)電系統(tǒng)配置的合理性探討及技術(shù)措施分析［J］.中國(guó)新產(chǎn)品新技術(shù)，2013，（12）：111－115.

［2］吳東升，蔣天宇，馬東山，唐金泉，曲業(yè)齡，李曉培等，解析幾種水泥窯窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力及存在問(wèn)題的比較分析［J］.軍民兩用技術(shù)與應(yīng)用.2015，（14）；107-111

［3］陳秀林，郝學(xué)東，吳建玲，張曉燕，李軍營(yíng)，馬家棟等，解析水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)煙氣閥門存在問(wèn)題及改進(jìn)探析［J］，中國(guó)國(guó)際水泥工藝，2015，（06），119-121

［4］張金營(yíng)，李弘基，張?bào)阌?，吳俊生，張繼業(yè)，郝夢(mèng)蝶等，綜述余熱發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)［J］.中國(guó)水泥雜志論壇，2013，（6）：36－38.

[5]吳曉東，牛小小，王冬至，李孟連，王海生等.解析提高水泥窯余熱發(fā)電施工管理水平過(guò)程遇到的問(wèn)題和處理措施[J].城市建筑與研究導(dǎo)刊，2010（10）：101-106.

[6]郝學(xué)余，李靖宇，王海生，劉孟冬，王小平等.綜述提高水泥窯余熱發(fā)電工程施工管理水平過(guò)程遇到的問(wèn)題和處理措施[J].中國(guó)水泥理論研究，2011（12）：101-106.

原標(biāo)題:水泥窯余熱發(fā)電運(yùn)行問(wèn)題分析