水泥回转窑孤网运行经验探讨

王巧林

与水泥窑配套的余热发电系统，仅可提供水泥生产线总用电量的30%左右的电量，水泥窑生产用电仍然主要依赖于外网供电。当供电局进行停电检修时，水泥回转窑就不得不停止正常运转，导致窑热工制度的稳定性被破坏，制约了水泥窑系统正常生产。如果在外网供电中断的情况下，辅助以孤网运行，将有利于回转窑热工制度稳定，可以减少热工波动，对减少耐火材料消耗和降低生产成本有着重要意义。经笔者与多家水泥公司深入研究探讨，最终制定了孤网运行方案及详细的措施，并成功应用于生产实践，大大提高了回转窑生产的稳定性，节约了成本，降低了能耗。

1 人员准备

为确保孤网成功运行，要组织好专业精干力量，包括机械、电气、工艺、操作、余热及后勤保障等人员，明确分工，密切配合。电气人员负责协调外线停送电及孤网转换、全厂负荷控制等；余热发电人员负责有效地控制发电量，保证用电质量等；中控室人员负责协调相关设备开停，保障回转窑系统的供电负荷，确保回转窑系统设备正常运行，并合理控制余热锅炉进口温度、发电量等；其他人员负责保障运行等相关工作。

2 发电量与用电负荷的核算

为了确保水泥窑孤网运行的安全平稳，事先必须严格核算窑系统运行所需要的用电负荷，当窑系统供电不足时，停止原料磨系统和水泥磨系统设备供电。为了避免在孤网运行的过程中出现用电负荷大起大落的现象，需注意间歇运行设备的开启运行（如原煤取料系统）。孤网运行前，全部设备均需正常开启，即使空载也需要保持运行状态；提前安排好调峰设备，以备使用；用电负荷确定后，对发电量进行分析预判，确保发电量能够满足设备用电需要。

3 关键操作步骤

3.1 回转窑的必要操作

水泥窑余热发电的全部能量均来源于窑系统的余热，窑系统的运行状态对余热供给影响很大，当窑运行出现波动时就会导致余热供给不稳，继而造成发电量出现大幅波动，可能导致整个孤网系统运行失去平衡。为此，首先应确保设备运行稳定，及时排除隐患，避免孤网运行过程中出现设备跳停或故障停机；其次，应确保窑头窑尾煤量、投料量、系统用风、窑速稳定，保障窑内煅烧温度稳定；最后，应保证篦床速度稳定及料层厚度稳定，进而保障二、三次风温稳定；同时，制定必要的应急操作方案，确保废气余热温度和废气量稳定。

3.2 余热发电的必要操作

发电系统操作人员应与窑系统操作人员、电气维护人员等及时沟通，合理调整操作参数，保证发电电源质量。具体做法是：

（1）当发电量大于用电量时，调节汽轮机转速，使其保持在3 000r/min（确保频率稳定）。随着汽轮机转速的调整，汽轮机用气量减少，锅炉汽包压力增大，此时应适当开启锅炉排气阀，保证锅炉的安全运行，或启动相关调峰设备。

（2）当发电量小于用电量时，发电系统操作人员应及时通知窑系统操作人员，降低篦冷机风机风量，减少冷风的掺入，从而提高入窑头锅炉温度，提高发电量；也可通过降低煤磨排风机频率，适当降低煤磨产量，从而降低用电负荷；或者停运相关调峰设备。

3.3 孤网运行的必要操作

（1）外网预约停电前，需保证窑头和窑尾煤粉仓料位达90%左右，使煤磨处于低产运转状态。

（2）断开非必要运行设备的用电，降低系统用电量。

（3）将余热发电量调整到满足系统负荷发电量以上，将总降和余热发电电压调整至需用电压。

（4）总降值班人员需密切观察窑系统运行负荷情况，当实时负荷＞1 000kW时，果断退出外网，进入孤网运行模式（该操作需提前于外网断电，以防孤网运行失败时，为外网重启设备留足时间）。

（5）孤网运行以确保发电量为前提，不过度追求窑的产量。余热发电和窑操作人员应密切配合，确保余热发电电压在系统运行要求电压以上，频率在要求频率以上。

（6）当发电电压和频率（频率是关键）确实调整不上去时，应及时、果断停止煤磨运行，利用煤粉仓的存量，继续维持窑系统运行若干小时。煤磨停运后，窑操作人员应密切关注煤粉的存量，在煤粉耗尽前，走空输送系统。煤磨停运后在电压和频率上调前，不再启动，以避免窑系统电压波动，造成窑系统停机。

（7）外网来电后，正常操作站内主变压器带电，通知生产人员。

（8）生产人员接到外网恢复正常供电的通知后，及时组织停窑，将余热发电退出运行。

（9）余热发电退出运行后，尽快恢复站内主变压器向各车间送电（特别强调，若总降尚未同期装置，不得在外网来电后直接与余热发电机组并网运行）。

（10）各支路送电完成后，生产系统按正常顺序恢复正常生产，余热发电满足并网条件后，开启余热发电相关设备并网发电。

4 安全防范措施

孤网运行存在电源的不确定性等风险，为减少事故发生，需采取必要的安全防范措施。

4.1 安全措施

（1）与外网解列前，对孤网运行方案进行充分的模拟演练，并在发电量稍大于用电负荷时，及时与外网解列。考虑到并网时会对设备造成冲击或引发设备事故，并网时，若没有同期装置，则考虑先采用余热发电脱离电网，待外网电源合闸后，再重新并入。

（2）孤网运行时，斜拉链地坑、窑头平台、窑尾及烟室附近禁止有人，在进出斜拉链地坑、窑头平台、窑尾及烟室各通道处，拉警戒线禁止通行，停止带有一定危险性的作业，相关区域只巡检不停留作业，防止人身事故的发生。

4.2 应急措施

（1）接到孤网运行通知后，准备照明装备，以备电源跳闸后使用。

（2）均化库底安排人员值班，确保电源跳闸时能及时关闭入均化库小仓斜槽手动阀，防止小仓仓满。同时关闭入窑喂料秤手动阀，防止入窑斗式提升机斜槽堵死，避免入窑斗式提升机因超负荷停止运行。窑中安排人员巡检，确保电源跳闸时，能及时将辅助传动装置通电转窑。

5 应用实例

YJ公司水泥熟料生产线设计产量为6 000t/d，配套低温余热发电机组容量为11MW，单回路供电，配套柴油发电机作为保安电源。2019年6月12日00：00时，该公司实施了首次孤网运行，共运行近4h，后因频率低于设定值跳闸。孤网运行虽未成功持续至外网恢复供电，但为孤网运行的可行性提供了事实依据。2019年10月6日，该公司实施了第二次孤网运行，成功运行至外网供电，期间共运行了近8h。

6 结语

为避免外网供电线路恢复供电时发生脱网停窑止料情况，影响窑系统安全稳定生产，可考虑在主进柜侧增设自动同期装置，当外网恢复供电时，调节余热发电与外网同期同步。总降主进柜作为并网柜并网运行，确保了回转窑系统正常运行的情况下，灵活切换内网与外网。原料粉磨系统不能在孤网运行期间运行，均化系统和窑的回灰不能满足工艺需求时，可通过改造将生料回灰直接入称重仓。

水泥窑余热发电孤网运行前，需结合实际情况制定详尽的运行方案，对方案进行充分论证和模拟演练，保证孤网运行时设备运行平稳，余热温度供给平稳，相应参数调整及时，确保孤网运行电源质量稳定。