提高水泥厂纯低温余热电站发电潜力的几点体会

张 健，巴太斌

1驻马店豫龙同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

提高水泥厂纯低温余热电站发电潜力的几点体会

张 健1，巴太斌2

1驻马店豫龙同力水泥有限公司（463200） 2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

水泥制造行业历来被公认为耗能大户,主要原因是水泥熟料煅烧过程中散失的热量占到水泥窑系统实际用能总耗的30%左右。水泥熟料煅烧工艺经过近20年的努力，水泥窑头、窑尾废气余热资源回收利用技术有长足的发展，以纯低温余热发电为代表的节能新技术的应用成为水泥行业节能减排工作的一把利剑。

驻马店市豫龙同力水泥有限公司一期工程5 000 t/d水泥熟料生产线配套9 MW纯低温余热电站，于2007年8月14日一次并网成功发电，当年发电量为1 591万kWh。豫龙公司通过2007年和2008年前7个月对制约提高吨熟料发电量的问题展开了积极的探索,通过小改小修和稳定窑系统的操作已取得令人满意的效果。该公司余热电站截止2010年底已累计发电19 788万kWh,月发电量稳定在600万kWh左右，吨熟料发电量逐年提高。

豫龙公司2008年1～7月电站实际生产情况见表1。从表1上可以看出1～3月份发电量不高,吨熟料发电量在28度左右。主要原因是:①窑头废气温度控制不稳定，总体偏低；②大窑运转率不高，临时停车次数多，虽然每次停窑时间不长，但是有效发电时间相对减少，对汽轮机和发电机组带来较大的影响；③窑系统漏风严重，废气热量散失。较大，造成余热锅炉产汽量降低，同时蒸汽压力偏低；④余热电站蒸气管道外保温效果差,当环境温度较低时，热损失大，发电量明显降低。上述原因造成了发电量和吨熟料发电量不理想。该公司通过4月份的窑系统大修，消除了工艺、设备上存在的制约发电量提高的缺陷和不足，5～7月份,余热电站发电量有了较大的提高,吨熟料发电量稳定在33度以上。现就豫龙公司努力提高9 MW纯低温余热发电站发电潜力的做法，谈几点体会。

表1 2008年1～7月电站实际生产情况表

1 根据锅炉设计技术特点，进行参数优化

针对豫龙公司水泥窑余热特点,优选双压锅炉,尽最大可能利用废气余热资源。合理确定双压余热锅炉蒸汽参数、补汽参数，充分利用废气余热，提高系统的循环热效率。（见表2）。

由表2可以看出，单压技术中，AQC锅炉废气排放温度随压力的升高而升高，要想降低其排气温度，电站设计时应降低主蒸汽参数压力等级，而双压技术则可以在不降低压力等级的情况下实现AQC锅炉废气温度的低点排放,从而提高余热发电系统朗肯循环的效率。

2 改善中控操作，提供稳定热源

余热发电的热源是窑头、窑尾废气，通过摸索发现窑尾的热源性质特点是持续稳定，波动很小；窑头热源温度波动大，但潜力也很大，充分认识到这一特性并充分利用这一特点，挖掘窑头热源潜力，对余热发电的影响巨大，主要采取了以下措施:1）根据篦冷机熟料料层的厚度，在篦冷机液压站允许的前提下，适当堆厚篦冷机二段熟料料层，确保高且稳定的废气温度及风量。调整窑头的负压，在投料量发生波动的情况下，确保篦冷机的风量稳定且满负荷运行。2）进一步稳定篦速，稳定篦冷机操作，视来料情况及时调整篦速，以稳定篦冷机料层厚度，从而确保废气温度及风量的稳定。3）加强生料质量管理：提高生料易烧性，提高入篦冷机熟料温度，达到提高入AQC炉的温度，提高发电量。4）生产部定期的组织发电操作工和窑操作工的经验交流和总结，目前窑头温度和压力在窑系统正常的情况下，基本都能保证在350℃以上。

表2 不同方案下系统各参数数值

3 强化技改工作，提升吨熟料发电量

1）由于该公司窑系统采用的是双系列五级悬浮预热器，通常窑尾一级筒废气出口温度在305℃左右。为满足生料立磨烘干物料的需要，一般入生料立磨的废气温度控制在200℃以内。这样窑尾废气可利用的温度降仅有105℃。由于预热器窑尾缩口设计小,煅烧过程中生料结皮进一步减小了窑尾缩口的通风面积，导致窑尾预热器系统风量小，机拉风现象严重，预热器一级出口温度低。通过对预热器窑尾缩口由2 100 mm扩经为2 300 mm的改造后,使得窑内通风顺畅，阻力减小，风量稳定，预热器一级筒出口温度提高10度左右，SP余热锅炉可利用余热资源得以提高，产汽量稳步提高。

2）豫龙公司熟料冷却机为三代臂梁充气式蓖冷机,废气温度经常保持在365℃左右，可利用温度降达到275℃。由于篦冷机余风量相对较少，且煤磨风管由蓖冷机上壳体引风，减少了进入AQC余热锅炉的废气量，产汽量不高。2008年4月，该公司经论证决定利用窑系统大修时机，把原入煤磨风管由蓖冷机上壳体移至AQC炉进风管的后面。一方面保证了入AQC炉的风量，提高了废弃的温度。二是降低了入煤磨废气的温度，确保了煤磨系统的安全运行。改造后的窑头废气余热资源利用率大大得以提高，AQC余热锅炉的产汽量得以提升，且产汽量相对稳定。吨熟料发电量月平均达到33 kWh以上，较改造前提高了5 kWh左右。

3）由于篦冷机三段废气温度较低，在篦冷机三段前加装活动挡板对篦冷机进行技改,避免了篦冷机尾部冷风的窜入，保证了窑头废气温度维持在365℃左右，增加了发电量，提高了余热资源利用率。

4）对AQC、SP余热锅炉废气官网系统漏风处进行了密封处理，降低了系统漏风率。同时，对窑尾预热器一级筒外保温及蒸汽管网进行保温加固处理,使废气的热量损失降到最低。确保了AQC余热锅炉的产汽量和蒸汽压力。

4 完善运行管理，确保系统安全运行

豫龙公司发电车间定员9人，既没有设备维修人员，也无专业润滑人员,发电设备的日常维护是员工利用休息期间完成的。同时通过完善各种规章制度和操作规程，强化员工责任意识，使生产操作形成制度化。发电车间高温高压设备多，危险性相对较大，在加强锅炉等强检设备定期校验的前提下，确保现场远传仪表的完好和准确，使员工尽量减少到危险地点的频次及时间，以减少故事出现的概率。强化与窑系统中控人员的联系，稳定操作。发电系统自运行以来没有因为自身设备而影响生产，运转率达到100%。

5 提高纯低温余热发电潜力的发展方向

发展纯低温余热发电符合国家能源政策,减少温室气体排放有利于环境保护，应当在全国新型干法窑中大力推广。其自身的技术进步方向主要有:1）进行篦冷机废气循环改造,提高出篦冷机废气温度,既可有效提高发电量,又可减少废气排放。2）优化热力系统参数，特别是采用多点混汽凝汽式汽轮机，以多级闪蒸技术充分利用废气余热，同时提高汽轮机内效率，进一步提高单位熟料发电量。以适应新型干法窑废气排放温度不断降低的要求。