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用热力学第二定律指导调整提高了能效利率,藉此对“四不原则”进行分析评价。
“四不原则”是在初期余热发电作为新工艺新技术时期,同时水泥市场量价齐升阶段,为了保证系统的可靠性,减少对窑系统的干扰,以水泥为主业、余电为辅业的思路,不太注重余电能效发挥。
“四不原则”是当时的一种推理,并不能证明余热取风口靠前、低温段冷却风量下降及其他变化会对窑系统产生什么干扰。随着市场需求下降成本压力的上升,纯低温余热发电技术的成熟,有些设计院和水泥厂开展了富有成效的技改。第二定律是在“四不原则”基础上进行的一种新的尝试和改造,最终要看综合效益产出。
2 余热发电促进避峰生产,提高余热发电的经济效益
水泥厂是耗电大户,基本都使用的是国电电网供电。国电电网工业用电分为峰、平、谷三个区间,单价区别较大,峰值电价是0.857 7元/度,平值电价是0.540 1元/度,谷值电价是0.225 5元/度。在市场不景气,产能未能充分发挥的条件下,水泥厂均选择避峰生产,即水泥磨在谷值期间开机生产,降低生产成本。
尽可能多用谷值期间的电,避免使用峰值的高价电,降低水泥生产综合电价,是成本降低的有力措施。但绝大多数生产管理人员往往忽视了余热发电系统对避峰生产的作用。
众所周知,余热发电的成本远远低于国家电网的价格,基本在0.10~0.15元/度。同样是1度电,在峰、平、谷三个区间产生的经济效益是不同的,若按余热发电最高成本0.15元/度计算,峰、平、谷三个区间产生的效益分别是0.707 7元/度、0.390 1元/度和0.075 5元/度。水泥厂连续运行的设备主要是回转窑系统,合理调整运行,原料磨也可以避峰电。因此若加强峰电期间的发电运行,提高发电量,将大大降低用电成本,为企业创造效益。
基于上述情况,我公司主要采取措施如下:(1)加大峰电、平电期间的余热发电量统计,加重此区间的考核力度,重奖重罚,机制上予以保证;(2)降低熟料冷却用风,进一步提高AQC锅炉进口温度,增加发电量;(3)减少峰电期间设备运行负荷,根据负荷选择性地停止磨机、破碎机和辅机等设备。经运行观察,基本可以在用电高峰期实现自给自足的目标。
3 孤网运行,提高窑系统的连续运转
国家电网每年均会组织1~2次线路检查,需要停电作业。若与水泥厂生产安排不一致,将会引起停电停机,会给企业增加点火柴油、煤和电等方面的消耗。分析我公司日常负荷控制情况,余热发电量超出窑系统用电总量的1 000 kWh,完全可以用余热发电系统带动窑系统的运行用电。
主要需解决的问题是发电负荷波动对窑系统电机工作频率产生的跳停事件。我公司于2011年10月组织了1次孤网运行,用余热发电系统带窑系统生产运行,仅维持了2 h,以失败告终,风险较大,后来几年均未组织孤网运行。
2015年5月为配合窑连续运行的目标,再次组织孤网运行,邀请孤网运行方面的专家进行指导,实现了“断网停电——孤网运行——合闸供电”三阶段的操作,达到了大网停电,仍完成窑和余电系统的稳定运行。
措施是:断网停电前,做好负荷控制,防止过高过低波动引起的电压波动。具体为:
(1)通过适当降低窑喂料量,使窑况处于较轻的状态,增强窑系统热工抗干扰能力;
(2)严禁调整篦冷机篦速和冷却风机频率;
(3)断开电力室所有的补偿柜;
(4)密切监控好发电负荷与用电负荷平衡,过高过低通过水泥磨和窑尾排风机的高压电机变频调节,平衡电网负荷,保证电网频率50 Hz。
4 结束语
对余热发电系统的运行管理,不再着重于热回收量的大小,更关注热的功效率,即从过去的加大熟料的冷却用风调整为减少冷却风量,降低篦冷机三段风机和窑头排风机频率,提高废气温度100 ℃,保证在420 ℃运行。使其余电过热蒸汽品质大幅提高,吨熟料发电量达到36 kWh/t,月平均吨熟料发电量增加7 kWh/t以上,提高能效24%以上。
加大峰电、平电期间的余热发电量统计,加重此区间的考核力度,重奖重罚,机制上予以保证;降低熟料冷却用风,进一步提高AQC锅炉进口温度,增加发电量;减少峰电期间设备运行负荷,根据负荷选择性地停止磨机、破碎机和辅机等设备,基本可以在用电高峰期实现自给自足的目标。我公司余热发电量超出窑系统用电总量的1 000 kWh,完全可以用余热发电系统带动窑系统的运行用电。
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