水泥窑余热发电不达标原因分析及解决措施

在我国，水泥窑低温余热发电技术得到了广泛的应用，无论是工艺技术、设备、土建施工、安装调试、还是运行均已相当成熟。从目前已投产项目运行情况来看，一些余热电站发电量超过设计值，余热资源利用充分;但还有相当一部分水泥窑余热发电量达不到设计值。制约水泥窑余热发电量的因素有许多，比如工艺、窑型、燃料、原料、分解炉、预热器、蓖冷机、风机等。依据设计规，笔者结合运行参数、操作等方面，从运行角度对水泥窑常见的不达标原因进行分析，为余热发电的达标提供一些调试运行经验。

  1 常见不达标原因

  不达标是指水泥窑余热发电量未达到设计值，此时需分析关键运行参数:发电量、锅炉进出口烟气温度、负压、锅炉出口蒸汽参数(流量、压力、温度)、汽轮机进汽参数等。

  发电量的多少不仅与窑本身余热条件、工艺、设备、燃料有关，同时也与水泥、发电两专业的配合程度、窑操的操作水平及操作特点有很大关系。

  1.1水泥窑实际可利用余热烟气量偏低

  国内5 000 t/d水泥窑余热发电窑头余热锅炉( Air Quenching Cooler Boiler，简称AQC炉)和窑尾余热锅炉(Suspension Preheater Boiler，简称SP炉)设计平均烟气量分别为240 000 Nm'/h和340 000 Nm'/h，实际可利用余热烟气量未达到设计参数，具体表现如下。

  1. 1. 1 SP炉进口烟气量偏小

  SP炉出口废气要用于原料磨烘干用风，其温度需要满足生料烘干所需温度。余热电站实际运行中，如果锅炉出口排烟温度低于设计值或者锅炉进出口压差明显偏小，说明进人锅炉烟气量可能过小。

  SP炉进口烟气量未达到设计值的主要原因是锅炉旁路阀未完全关闭。在运行中，旁路阀可以随时调节进人原料磨烟气的温度，锅炉旁路阀打开，部分烟气直接进入水泥窑原工艺系统，将不再经过锅炉换热，实际进人锅炉的烟气量减少。

  旁路阀的开度与原料磨的种类、自然条件及操作水平有关:水泥窑原料磨分为管磨、立磨和辊压机3类，其中管磨运行所需温度最高，为230℃以上，立磨需要200一220℃，辊压机所需温度最低，大约160一170 ℃;不同地区由于自然条件的不同，导致旁路阀的开度不同，特别是雨季，原料水分含量高，原料磨需要更高的烘干温度;窑操的操作水平不同。

  1.1.2 AQC炉进口烟气量偏小

  窑头AQC炉出口废气在生产中没有利用，其排出的废气经收尘后排放。在余热锅炉设计中，其排烟温度一般为100℃左右，如果锅炉排烟温度较低，则说明废气量偏小;同时因为AQC炉受热面不能被充分利用而导致SP炉给水温度较低，影响AQC炉及SP炉产汽量。

  另外，设计锅炉进出口烟气压差为600800 Pa，如果余热发电中控显示的锅炉进出口压差明显偏小，表明进人锅炉烟气量过小。

  1.2水泥窑实际余热烟气温度偏低

  5 000 t/d水泥窑余热发电采用双压技术，窑头AQC炉和窑尾SP炉设计平均烟气进口温度分别为380℃和320 `}C，进口温度过低将导致锅炉解列。水泥窑余热发电锅炉进口烟气温度偏低的主要表现如下。

  1.2.1进人SP炉烟气温度较低

  SP炉人口烟温主要由水泥窑预热器C1级出口温度决定，根据水泥工厂设计规范，采用五级预热器时不应高于320 9C，余热发电设计SP炉人口烟温为320℃，实际运行时，有些水泥窑在310℃以下，造成余热利用温度偏低。

  1.2.2进人AQC炉温度较低

  水泥窑窑头蓖冷机余风温度为250一300℃，如图1所示，余热发电设计时，从蓖冷机中前部引出管道，抽出380℃左右的废气滤去大颗粒粉尘后引至AQC炉，进人AQC炉烟气温度较低可能原因如下。

  a.取风点位置靠后。余热发电可利用热量主要集中在蓖冷机I段、I(段，为了不影响二、三次风的温度及风量，保证水泥窑正常生产，余热发电取风口设在蓖冷机二段前部，如果取风口设置过后，可能导致锅炉人口烟气温度偏低。

  b.蓖冷机料层厚度不够。原水泥窑一般要求“薄料快烧”，如果蓖冷机料层厚度不够，冷却风穿透料层来不及充分蓄热升温，将导致窑头废气温度较低。

  1.3余热电站设计和安装存在缺陷

  1. 3. 1管道设计缺陷

  a.烟气管道。烟气管道设计不合理，例如角度不够将导致管道内部产生积灰，影响通风量，造成锅炉蒸发量不足。

  b.蒸汽管道。蒸汽管道设计不合理将影响疏水、并汽、解列、单线考核等。另外管道内径太大，蒸汽流速底，将引起蒸汽温降较大。