余热发电窑尾锅炉回灰温度高的处理

余热发电窑尾锅炉回灰温度高的处理

张宗珍何志宁

中冶北方（大连）工程技术有限公司辽宁大连116600

摘要：现如今，我国的科技在快速的发展，社会在不断的进步，水泥窑余热发电目前已成为预分解窑的常见配套系统。综合分析认为，不同水泥生产线余热发电效率差别较大，与余热发电系统的选择、设备安装、辅机设备的运行、水泥窑煅烧系统工况及窑头取风点的选择有关。实践证明，在余热发电的设计阶段能够选择合适的方案，安装及调试运行阶段及后期如果能够保证阀门良好的开关状态，保温材料的厚度、设备的密封状态、辅机设备能够定期检修维护，保持窑系统较好的运行工况，整个余热发电系统的效率将会有较大的提高。

关键词：水泥窑；余热发电；处理

引言

水泥窑余热发电发展至今已有近一个世纪的历史，但是发电量指标在具体工程运行当中经常出现发电效率偏低的情况。一般情况下，在不增加水泥窑热耗的前提下（带补燃系统和增加煤耗的余热发电不在讨论范围），当熟料热耗约为3051kJ/kg时，单压系统发电量一般在32kWh/kg熟料左右，双压系统发电量约为36kWh/kg熟料。但在实际生产中，不同生产线的余热发电量差别较大，部分生产线低于上述指标，通过对多条生产线的调查表明，主要的影响因素包括：单压/双压系统的差别以及设备安装质量、辅机设备运行、水泥窑煅烧系统工况和窑头锅炉取风点的影响。本文就这些因素进行分析，并提出解决办法，以供同行参考。

1存在的问题

部分生产线安装的余热发电系统窑尾锅炉采用水平卧式锅炉，经锅炉换热的窑尾废气携带的大部分粉尘就会在锅炉灰斗里沉积下来，这部分粉尘温度普遍在200℃左右。早期在我院设计的回灰系统里，该粉尘输送至窑尾预热器喂料胶带斗式提升机和生料入库斗式提升机。这两种情况下，锅炉高温回灰均没有采取降温的措施，回灰可能直接接触斗式提升机胶带，造成胶带龟裂，降低其使用寿命。特别是在生料磨停机的情况下，回灰只能入窑，由于回灰量的波动性，造成入窑喂料量波动，容易导致窑系统热工紊乱。

2提高水泥窑现有余热电站发电能力的几项具体技术措施

2.1提高汽轮机主蒸汽温度、增加或调整汽轮机低压进汽（补汽）口

（1）结合SP锅炉系统、AQC锅炉系统的技术改造，提高并稳定汽轮机主进汽温度：在保持现有汽轮机主蒸汽压力不变的条件下，根据汽轮机设备情况，将现有余热电站的主蒸汽参数由0.689~1.27MPa、280~330℃提高至0.689~1.27MPa、320~380℃，可使吨熟料余热发电能力提高1.5~2.2kWh。（2）为解决SP锅炉、AQC锅炉换热面积不足及降低锅炉出口废气温度（或窑尾高温风机进口废气、窑头收尘器入口废气温度），结合SP锅炉系统、AQC锅炉系统的技术改造：对于单压汽轮机系统，现场将其改造为双压进汽（补汽式）汽轮机，在保持现有汽轮机主蒸汽口不变的条件下，在汽轮机适当位置加开一个第二级（低压）进汽口（补汽口），回收利用SP锅炉系统、AQC锅炉系统技术改造生产的低压蒸汽及水泥窑其他余热生产的低压蒸汽。

2.2冷却机循环风技术

1）冷却机循环风原理通常情况下，冷却机的冷却风是由冷却机鼓风机直接从环境吸入空气，鼓风温度（冷却机冷却空气进气温度）为环境温度（设计计算一般取20℃）。冷却机排出的废气仍为空气，配置余热锅炉后，余热锅炉排出的废气与冷却机“低温区”直接排出的废气混合进入冷却机废气收尘器，冷却机收尘器排出的废气经烟囱直接排入大气（废气温度一般为80~120℃、含尘浓度一般小于50mg/Nm3）。冷却机循环风技术：将冷却机收尘器排出的废气送至冷却机鼓风机入口，或利用冷却机收尘器排出的废气来冷却熟料的技术。采用循环风的目的：一是大幅减少水泥生产过程中的废气及粉尘排放量（降低环保税），二是提高冷却机鼓风温度（即冷却机鼓风温度可由环境温度提高到不高于冷却机废气收尘器排出的废气温度）进而提高冷却机进入余热锅炉的废气温度、提高余热锅炉蒸汽产量即提高余热电站余热发电能力。2）冷却机循环风技术说明冷却机按产生废气温度的不同分为高温区、次高温区、中温区、低温区，。冷却机高温区直接冷却高温熟料，产生的高温废气作为入窑二次风、入窑尾分解炉三次风。为了保证熟料质量（急冷），同时冷却机收尘器排出的废气量不能满足冷却机所需要的全部冷却风量要求，因此，高温区的前端（熟料入冷却机处）不宜采用循环风。

2.3窑尾旁路放风余热发电技术

旁路放风系统排出的高温废气可通过余热回收系统生产蒸汽用于发电，增加余热电站的发电量（或蒸汽直接拖动熟料线内用电设备）。1）旁路放风对窑系统的影响根据放风率不同，采用窑尾旁路放风系统后，窑系统下列参数将发生变化：分解炉内煤燃烧氧浓度有所提高；二次风风量增加、风温略有降低；三次风风量增加、风温略有降低；分解炉需补充空气；入冷却机熟料残碳量由7~10g/kg降低为3~5g/kg；熟料热耗有所增加。通常或理论计算来讲，旁路放风自窑尾烟室放出多少热量，窑尾分解炉即需补充多少热量（相应增加燃料喂入量），但根据已投产的多条旁路放风系统运行结果，当旁路放风率小于30%时，因旁路放风增加的窑系统喂入燃料量（熟料热耗），不高于通常理论计算增加燃料喂入量的40%。2）旁路放风余热发电利用旁路放风系统排出的高温废气可通过余热回收系统生产蒸汽用于发电，增加余热电站的发电量，不同的放风率，发电值增加不同。以5800t/d水泥熟料生产线（熟料热耗3056kJ/kg，窑尾预热器出口废气温度320℃，生料烘干所需废气温度190℃、旁路放风率为30%）余热电站为例，吨熟料平均发电能力由37.3kWh提高到50.11kWh，熟料热耗由3056kJ/kg提高到3121kJ/kg。

2.4解决SP锅炉换热面积不足、锅炉出口废气温度偏高问题

（1）在SP锅炉出口废气增加蒸发受热面，目的是增加SP锅炉高压换热面，降低出口废气温度。根据SP锅炉实际出口废气温度与应该达到的最低温度（汽轮机主蒸汽压力为0.689MPa时，SP锅炉出口废气温度最低为195℃；汽轮机主蒸汽压力为1.27MPa时，SP锅炉出口废气温度最低为200℃）的差值，增加SP锅炉高压受热面，使SP锅炉出口废气温度能够达到应该达到的最低温度。当SP锅炉出口废气温度低于窑尾高温风机入口废气温度时，说明存在SP锅炉旁通废气内漏，且SP锅炉出口废气温度越低内漏越严重，对发电能力影响也越大，必须解决旁通废气管道内漏问题。根据汽轮机主蒸汽压力，SP锅炉出口废气温度每降低10℃，吨熟料发电量增加1.5~2.0kWh。（2）在SP锅炉出口废气增加低压蒸汽段，目的是将SP锅炉出口废气进一步降低至生料烘干允许的最低废气温度。当生料烘干废气温度允许至160℃、170℃或180℃，即低于SP锅炉出口废气能够达到的最低温度时，可以在SP锅炉废气出口增加低压蒸汽段，前提是汽轮机组具备通入低压蒸汽条件，即汽轮机具有低压进汽（补汽）口且进汽能力足够。

结语

综上所述，在余热发电的设计阶段能够选择合适的方案，安装及调试运行阶段及后期如果能够保证阀门良好的开关状态，保温材料的厚度、设备的密封状态、辅机设备能够定期得到检修维护，保持窑系统较好的运行工况，整个余热发电系统的效率将会有较大的提高，对水泥厂节能降耗会有比较明显的作用。

参考文献：

[1]彭守正.水泥窑余热发电迈向新世纪[J].新世纪水泥导报，1996（04）：3-6.

[2]潘金杰.如何提高余热发电的技术措施[J].工程技术：文摘版，2016（07）：242.