水泥窑余热发电系统的技术改造

张涛，张康，张岩彬，贺世爱

我公司在2008年开始建设余热发电项目，并于2009年初投产。四炉两机的配备，机组额定容量9MW，年发电5000万kWh，满足公司自用电量的25%，相当于节约2万吨标煤，减排5万吨CO2。同时又解决了员工取暖、洗浴、做饭等需要，完全取代了燃煤锅炉，每年可节约1500t标煤。项目的成功运行，不仅有力地提高了能源的利用率，而且保护了环境。本公司余热发电系统已成功运行3年时间，在此，根据我们所做的一些具体工作，谈一下提高水泥窑余热发电系统运行可靠性以及提高效率的措施。

1 汽轮机组汽水系统的改造

我公司余热发电的主蒸汽系统，采用母管制，AQC和SP锅炉产生的过热蒸汽汇总到主蒸汽集箱，再通过主蒸汽集箱分配到每台汽轮机组。锅炉过热器管道为ϕ219mm，原设计的主蒸汽疏水管路和疏水阀为ϕ 25mm，严重制约了暖管质量，延长了暖管时间。我们将主蒸汽疏水管路和疏水阀改为ϕ50mm，改造后，很大程度上缩短了暖管时间，暖管质量也得到提高。锅炉暖管时间从原来的3h缩短至1.5h，缩短并炉时间，提前发电1.5h，按照每小时7500kW负荷计算，每次并炉，每台锅炉可以多发电3000kWh，且减少了蒸汽的外排，对环境保护做出了贡献。

2 汽轮机本体的改造

（1）我公司1号汽轮机在日常运行时存在低负荷波动现象，调节油压也随之波动，主油泵出口压力偏低。解体油动机后，发现油动机回油和错油门回油互通，回油互通导致调节油通过错油门回油泄油，调节油压降低，这就造成二次油压波动现象的发生，从而导致汽轮机在低负荷的情况下波动。

经与汽轮机制造厂家联系，此缺陷为加工制造缺陷。我们在油动机和错油门的接合面焊接一块小铁板，增加密封面宽度至15～20mm，手工修平，保证油动机工作正常，把油动机和错油门的回油分开。改造后，不再发生调节油泄压的问题，彻底解决了油动机和错油门回油互通的问题，从而确保了机组的安全经济运行。

（2）解体两台汽轮机自动主汽门，发现自动主汽门法兰盘垫片损坏严重，此法兰垫片原为普通的金属垫。另外，在汽轮机揭缸后，发现调节级、第一、第二和第三压力级的叶片损坏，分析叶片损坏的原因，主要是由自动主汽门的法兰盘垫片损坏后进入汽轮机通流部分所致。

自动主汽门在运行中漏气也是由法兰盘垫片损坏造成的，进入汽轮机的主蒸汽压力就会降低，影响机组的经济运行，减少发电量。同时此法兰盘垫片损坏后，时刻威胁着现场工作人员的人身安全和设备安全。由于自动主汽门的结构所致，市场上普通的法兰盘垫不适合在此处使用，我们制作了合金齿形垫，合金齿形垫材质为1Cr18Ni9Ti（不锈钢），从而彻底消除了此设备制造缺陷，既保证了机组的安全经济运行，又保证了现场工作人员的人身安全。

（3）汽轮机的真空度是影响汽轮机经济有效运行的主要原因，2号汽轮机在揭盖后，发现上汽封压盖尺寸不合适，存在松动现象，压盖的松动造成上汽封密封不严、汽封漏气，在一定程度上影响了机组的真空。我们重新加工了定位销，安装后上汽封密封牢固，降低了汽轮机的排汽压力，从而保证了机组的运行真空。

汽轮机本体的改造，处理的大多是设备在制造过程中，因为加工精细度引起的缺陷，这些缺陷的存在，很大程度上影响机组安全有效运行，通过技改，在一定程度上解决了这些问题。

3 锅炉部分的改造

3.1 AQC锅炉入风口管道改造

AQC锅炉烟风进口管道磨损严重，存在漏风现象。漏风造成锅炉的进出口烟风压力差变小，锅炉的进风量变小，从而AQC锅炉的产汽量和蒸汽品质都有所降低。

我们根据现场管路的尺寸，重新制作了管道，并在管道内部打上浇注料，彻底避免了管道磨损漏风现象的发生，锅炉的进出口压力差得以提高，在一定程度上提高了锅炉的热效率。

3.2 对四台余热锅炉锅炉实施外部保温

四台锅炉在冬季运行困难，锅炉整体散热严重，损失了不少热能，锅炉的热利用率降低，从而减少了发电量。而且由于严寒使部分仪器仪表冻坏，增加了维修成本。

我们投资近80万元，对四台余热锅炉外壁做整体保温，利用锅炉自身散发的热保护仪器仪表。此项工作完成后，仪表损坏数量减少，熟料发电量提高了1.12kWh/t。根据公司的实际生产水平，每天生产熟料5000t计算，每天可多发电5600kWh，每月多发电168000kWh，全年多发电约184800kWh，按照工业用电0.662元/度计算，每年可增加效益120万元，投资在当年就可回收，降低了公司运营成本，达到了节能减排的目的。

3.3 提高SP锅炉强制循环泵的流量和扬程

我公司的SP锅炉是卧式锅炉，介质需要强制循环，强制循环泵的性能直接关系到SP锅炉的效率。我们加大强制循环水泵电机功率，从原来的55kW提高至75kW；对强制循环泵的叶轮进行改造，增大叶片间隙。通过这两项改造，提高了SP锅炉强制循环水泵的扬程、泵的出口压力和泵的流量，从而提高了窑尾锅炉的产汽量和蒸汽品质。

3.4 SP锅炉内部加挡风板

由于SP锅炉的介质是强制循环，介质在对流管束内流动，对流管束底部有“U”型弯头，这些弯头暴露在烟气中，受到烟气冲刷，存在磨损现象，容易造成弯头损坏，从而发生爆管事故。我们在靠近弯头的地方加上挡风板，使烟气不直接吹向弯头，对弯头起到保护作用，提高了锅炉运转率和发电量。

4 结语

无论是汽轮机组汽水系统的改造、汽轮机本体的改造,还是锅炉的改造，这些技改投入成本不大，得到的回报却很大。不但取得了经济效益，还为环境保护起到了一定作用。余热发电是水泥窑节能减排的重要项目，其效率的提高能够为公司降低生产经营成本做出重大贡献。■