5000t/d生产线余热发电量低的热工分析

原创 2017-03-17 张蒙蒙,于世川 水泥

山东山水集团有限公司枣庄5000t/d熟料生产线配套的9MW余热发电机组发电能力不足6400kW，而另一条5000t/d微山线相同设计的9MW余热发电机组发电能力达8500kW。经勘查两条生产线产能均正常，窑工况都相对稳定，为了查找余热发电能力相差较大的原因，集团对两条生产线做了一次系统的热工标定。

1　两线标定计算数据对比

1.1　两线余热系统介绍

图1为两线余热发电系统示意。如图1所示，余热系统配有独立的ASH过热器，篦冷机的二、三室及末端位置分别引出高温、中温和低温烟道，其中高温废气经过窑头ASH独立过热器后同中温废气汇合进入窑头AQC炉。废气出AQC炉后与低温废气汇合直接排入窑头袋除尘器，C1出口废气从余热系统的SP炉顶部进入，自上而下地加热锅炉。因为直接对比废气温度和风量无法直观地看出所存在的差异，所以本文换算为热量单位来进行比对，可以一目了然。

图1　两线余热发电系统示意

1.2　标定计算数据对比分析

　　1）可用余热废气量对比

　　枣庄线与微山线标定的部分计算数据如表1和表2所示。

表1　枣庄线部分标定数据

表2　微山线标定部分数据

　　从表1和表2的对比可以看出，虽然微山线熟料系统收入总热量低于枣庄线，但是微山线发电能力却远高于枣庄线，这是因为微山线可用余热占比熟料系统总热量高于枣庄线，枣庄线可用废气余热热量比微山线低29872252kJ/h，按照其余热锅炉效率和汽轮机发电效率来计算这些热量至少可以得到发电能力1600kW。

　　2）锅炉做功能力对比

　　锅炉做功方面的区别通过表3和表4进行对比。

表3　枣庄线余热发电系统标定数据

表4　微山线余热发电系统标定数据

　　余热锅炉吸收热量占比余热系统热量和汽轮机进汽端热量占比余热锅炉吸收热量这两项数据反映了余热锅炉的一个总体做功水平，它和锅炉保温能力、内部管排分布设计、材质、结垢、漏风及蒸汽输送管路散热阀门泄漏等因素有关。从表3和表4的对比看出汽轮机进汽端热量占比余热锅炉吸收热量相差无几。造成枣庄线发电量低的主要原因是枣庄线汽轮机总收入热量低于微山线27928920kJ/h，整体可利用废气热量的减少降低了余热锅炉的蒸发量所致。

　　3）汽轮机组性能对比

　　汽轮机组性能对于余热发电量的影响也至关重要，两条线汽轮机组的性能对比见表5。

　　通过表5可以直观地看出在标准煤耗和台时产量相差不多时，吨熟料发电量相差非常明显，另外，枣庄线的汽轮机真空度远低于微山线。汽轮机组这些相关数据的差异都说明枣庄线的汽轮机真空度也是影响发电量的另一个重要原因。在现场我们首先更换了一个新的汽轮机排汽室温度表，所测温度和原温度表一致，排除了中控数据显示错误的可能性。仔细排查现场设备，发现汽轮机导管疏水管线表面温度达到175℃，这说明导管疏水控制阀门损坏，导致汽轮机汽缸有一部分高温汽体流入凝汽器喉部，降低了凝汽器的做功效率，这是汽轮机真空度低的主要原因。按照以往的工作经验，真空度每下降1kPa，发电能力将至少会下降150kW。除此之外汽缸高温蒸汽泄露也会降低发电能力，如果枣庄线汽轮机真空度提高到-0.093MPa，那么发电能力大约可以再提高500kW。

表5　枣庄线和微山线汽轮机组性能对比

2　SP炉旁路阀门损坏引起的废气短路问题

　　在对两线热工标定期间发现两线SP炉旁路都不同程度存在漏风短路现象，即C1出口有一部分废气不经过SP炉直接从旁路管道进入窑尾高温风机入口，损失了大量的余热资源。枣庄线SP炉旁路短路废气量3200m3/h，折合发电能力约300kW，微山线SP炉旁路短路废气量4200m3/h，折合发电能力400kW以上。

3　问题处理及整改效果

　　综上所述，枣庄线余热发电量低的主要原因是：***是可利用余热资源的减少，高中温区鼓风量少，另外篦冷机三室篦缝堵塞导致的气路不通无法及时和出窑熟料热交换获得余热资源，枣庄线停窑篦冷机检修印证了这一推测；第二是汽轮机组导管疏水阀门泄露高温蒸汽导致凝汽器做功下降，影响了发电量；第三是SP炉废气短路，一般情况下SP炉出口废气温度低于窑尾高温风机入口温度，那么就可以认为SP旁路废气阀门关闭不严有漏风现象。

　　按照标定整改要求，本次检修工作清理篦缝更换篦板和磨损泄漏的阀门，枣庄线发电能力在开机后基本在8300～9000kW之间波动，汽轮机真空度可以维持在-0.092～-0.093MPa之间，这说明我集团热工标定对于该问题的诊断是正确的。

作者：张蒙蒙1,于世川2

作者单位：1.山东山水集团有限公司；2.山东誉腾工业科技有限公司

文章摘自《水泥》杂志2016年第12期