引言

水泥行業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)的高耗能產(chǎn)業(yè)，其耗能達(dá)到了建材行業(yè)耗能的75％，而建材行業(yè)作為僅次于冶金、化工的第三大耗能大戶，占全國(guó)總能耗的7％左右。水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是利用窯頭熟料冷卻機(jī)在冷卻物料過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣和窯尾預(yù)熱器出口廢氣，通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電。某5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線配套余熱發(fā)電項(xiàng)目，由于水泥熟料線窯頭鍋爐(以下簡(jiǎn)稱AQC鍋爐)進(jìn)口煙氣溫度低、鍋爐出口主蒸汽溫度低，造成AQC鍋爐不能正常投運(yùn)。本文針對(duì)AQC鍋爐進(jìn)口煙氣溫度低的問(wèn)題，淺析原因并提出處理措施，以期對(duì)大家有所幫助。

某5000t/d水泥熟料線項(xiàng)目，配套9MW余熱發(fā)電機(jī)組，取氣口在篦冷機(jī)中部，AQC鍋爐進(jìn)口設(shè)計(jì)煙氣參數(shù)為：煙氣量(標(biāo)況)240000m3/h，煙氣溫度380℃；要求產(chǎn)生主蒸汽溫度為300～360℃。AQC鍋爐煙氣工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 AQC鍋爐煙氣工藝流程

技改后，由于AQC鍋爐進(jìn)口煙氣溫度僅200℃(遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值380℃)，使得鍋爐出口主蒸汽溫度低，造成AQC鍋爐不能正常投運(yùn)。業(yè)主認(rèn)為，水泥中控值班員的操作調(diào)整沒(méi)問(wèn)題，煙氣溫度低是取風(fēng)口取在零壓點(diǎn)，導(dǎo)致鍋爐進(jìn)口煙氣溫度低。

針對(duì)AQC鍋爐進(jìn)口煙氣溫度低的問(wèn)題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流和實(shí)地觀察，發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題集中在零壓點(diǎn)位置、旁路閥開度、篦冷機(jī)篦速和風(fēng)量等方面：

(1)零壓點(diǎn)位置。水泥熟料線零壓點(diǎn)即燒成系統(tǒng)用風(fēng)和余風(fēng)旁路排風(fēng)的分界面，是窯尾高溫風(fēng)機(jī)和窯頭排風(fēng)機(jī)的壓力平衡點(diǎn)。參考現(xiàn)場(chǎng)O₂和CO兩個(gè)氣體分析儀的數(shù)值來(lái)判斷，現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)分析儀布置在窯尾燃燒室和C5級(jí)預(yù)熱器，數(shù)值見(jiàn)表1。從表l中可以看出O₂分析儀的數(shù)值明顯偏高，說(shuō)明高溫風(fēng)機(jī)出力大，零壓點(diǎn)位置向窯尾方向移動(dòng)，這也說(shuō)明窯頭排風(fēng)機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)等工況調(diào)整會(huì)改變零壓點(diǎn)位置，即零壓點(diǎn)是動(dòng)態(tài)平衡點(diǎn)。

表1 氣體分析儀的參數(shù)值

基于此，對(duì)零壓點(diǎn)位置調(diào)整，發(fā)現(xiàn)AQC鍋爐進(jìn)口煙氣溫度沒(méi)變化，故零壓點(diǎn)位置不是造成鍋爐進(jìn)口煙氣溫度低的主要原因。

(2)旁路閥開度。AQC鍋爐在篦冷機(jī)取氣口取出的煙氣，既有篦冷機(jī)二段的高溫?zé)煔猓灿畜骼錂C(jī)三段的低溫?zé)煔猓沁@兩部分煙氣熱量的總和，鍋爐進(jìn)口煙氣溫度高低與此熱量密切相關(guān)。鍋爐進(jìn)口煙氣溫度低，經(jīng)常會(huì)采用開啟余風(fēng)管道旁路閥的措施來(lái)提高煙氣溫度，原因在于：開啟旁路閥可使篦冷機(jī)三段的部分低溫?zé)煔鈴呐月饭艿琅懦?排放量與閥門開度有關(guān))，低溫?zé)煔饬可倭耍瑹煔馄焚|(zhì)得以提升，鍋爐進(jìn)口的煙氣溫度就會(huì)升高。但由于旁路管道阻力遠(yuǎn)小于煙氣通過(guò)鍋爐本體和進(jìn)出口煙道的阻力之和，該閥打開后，煙氣溫度暫時(shí)有所升高，但總的熱量減少了，這使得鍋爐出口的主蒸汽溫度暫時(shí)會(huì)升高、最終仍是在降低。結(jié)果為提高鍋爐出口主蒸汽溫度，需不斷增加旁路閥開度，最終主蒸汽溫度越調(diào)越低，達(dá)限值后，AQC鍋爐解列。

因此，為提高AQC鍋爐出口主蒸汽溫度，旁路閥開啟僅是輔助操作，不作為主調(diào)整措施。

(3)篦冷機(jī)篦速和各段風(fēng)量。現(xiàn)場(chǎng)與水泥中控值班員交流發(fā)現(xiàn)：熟料線按額定負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，篦冷機(jī)各段篦速均為19.5次/min；篦冷機(jī)各段對(duì)應(yīng)篦冷風(fēng)機(jī)負(fù)荷均為70％。

余熱發(fā)電投運(yùn)前，篦冷機(jī)篦速和冷卻風(fēng)量?jī)H需滿足：1)熟料驟冷，2)篦冷機(jī)出口熟料溫度滿足要求即可；且余風(fēng)管道煙氣溫度低，有利于窯頭收塵器的安全運(yùn)行。余熱發(fā)電投運(yùn)后，既需滿足上述兩個(gè)條件，同時(shí)希望AQC鍋爐取氣口煙氣溫度高，這需對(duì)篦冷機(jī)篦速和篦冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，調(diào)整篦冷機(jī)篦速和各段風(fēng)量是提高鍋爐進(jìn)口煙氣溫度的根本措施。結(jié)合取氣口在篦冷機(jī)二段前端的設(shè)計(jì)，調(diào)整如下：

1)降低篦冷機(jī)一、二段篦速(篦冷機(jī)一段篦速18.45次/min，篦冷風(fēng)機(jī)出力由50％至100％；篦冷機(jī)二段篦速17.7次/min，篦冷風(fēng)機(jī)出力由35～40Hz)，即增加熟料的料層厚度；同時(shí)增大對(duì)應(yīng)篦冷風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量，從而既滿足了熟料驟冷的需要，也增強(qiáng)了一、二段的換熱強(qiáng)度和換熱量，可有效提高鍋爐進(jìn)口的煙氣溫度。

2)增加篦冷機(jī)三段篦速(篦冷機(jī)三段篦速21.4次/min，篦冷風(fēng)機(jī)出力由35～20Hz)，即減小熟料的料層厚度；同時(shí)降低對(duì)應(yīng)篦冷風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量，該操作使篦冷機(jī)出口熟料溫度達(dá)到要求，又避免了冷卻風(fēng)過(guò)量的現(xiàn)象，提高了鍋爐進(jìn)口的煙氣溫度。

AQC鍋爐旁路閥開度由100％關(guān)至20％，窯頭風(fēng)機(jī)出力由38～35Hz。

調(diào)整后，AQC鍋爐進(jìn)口煙氣溫度由200℃上升，2h后沉降室溫度升至334℃，AQC鍋爐出口主蒸汽溫度逐漸升高，達(dá)并汽條件后，AQC鍋爐并汽投運(yùn)后，機(jī)組負(fù)荷由原來(lái)SP鍋爐單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的3Mw增至5.5Mw。旁路閥開度由20％逐漸關(guān)至0％，機(jī)組增負(fù)荷至7.8MW。圖2是該項(xiàng)目沉降室溫度上升至334℃時(shí)，燒成窯頭及熟料輸送的DCS畫面。

圖2 燒成窯頭及熟料輸送DCS畫面

AQC鍋爐出口主蒸汽溫度正常，需水泥窯系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，且滿足5000t/d的生產(chǎn)要求，從而保證AQC鍋爐在設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行；同時(shí)值班員也需積極改變操作思路，在水泥生產(chǎn)和余熱發(fā)電之間探索新運(yùn)行參數(shù)。由于窯頭篦冷機(jī)調(diào)整比較復(fù)雜，值班員可從篦冷機(jī)料層厚度、冷卻風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量以及窯頭排風(fēng)機(jī)抽力等著手調(diào)整，在滿足熟料冷卻的前提下，盡可能提高取風(fēng)溫度和取風(fēng)量。

作者：王業(yè)峰1，白軍2，高源1

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2西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院》

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