干法水泥旋窑纯低温余热发电综合经济效益探讨
栏目:锅炉设计 发布时间:2018-08-21

全球倡导节能减排、保护地球环境、减少燃料燃烧造成的大量温室气体排放,从而减缓全球大气温室效应,现今还处在应对全球金融危机造成企业经济效益下降受损时期;我集团公司积极应对此次金融危机,响应全球倡导的节能减排、减少温室气体排放号召,对现新建的新型干法旋窑水泥生产线配置纯低温余热发电,对原未配置纯低温余热发电的新型干法旋窑水泥生产线,也积极进行技改筹建配置纯低温余热发电,此即达上述节能减排目地又可为企业增加经济效益,使企业在现激烈竟争的社会之中立于不败之地。

我集团公司2006年开始至200910月共投运了四条日产4500吨的新型干法旋窑水泥纯低温余热发电及一条日产2500吨的新型干法旋窑水泥纯低温余热发电,此五条纯低温余热发电都采用双压系统:汽轮机为主汽带补汽的双压双温配置,蒸汽压力为1.6MPa0.35MPa,蒸汽温度为320℃170℃;窑尾SP余热锅炉单压,蒸汽压力为1.6MPa,蒸汽温度为310℃;窑头AQC余热锅炉为双压,蒸汽压力为1.6MPa0.35MPa,蒸汽温度为345℃180℃;两余热锅炉都为立式布置,烟气流程为上进下出;窑尾SP余热锅炉带机械振打清灰设备;此五套纯低温余热发电系统的投运,为企业增加了十分可观的经济效益,为减缓全球大气温室效应也做出了一定贡献,但现各条线的吨熟料发电量却各不相同,所产生的经济效益参差不齐,前期投运的二条纯低温余热发电吨熟料发电量在25 kW.h/t28kW.h/t2009年投运的三条纯低温余热发电吨熟料发电量在28 kW.h/t32kW.h/t 40kW.h/t;以下就各条纯低温余热发电量参差不齐的原因探讨如下:

1  干法旋窑水泥生产线的设计单位不同,从而生产过程中的烟气量、排烟温度也不同,如蕉岭鑫达日产4500吨干法旋窑熟料线其为天津设计院设计,其窑尾C1筒的排烟温度约在365℃左右,龙门、福塔日产4500吨干法旋窑水泥线的设计单位为南京设计院,其窑尾C1筒的排烟温度约在335℃左右,另两设计院设计的熟料篦冷机结构形式也各不相同,活动篦梁与固定篦梁的通风方式有所不同、篦冷机熟料的冷却风量配置不同,故两院同产量水泥生产线设计配套的纯低温余热发电量也有所不同;

2  干法旋窑水泥线生产过程中产生的烟气量、烟温不同,另各水泥生产线原料磨用烟温的要求不同(有需230℃、有只需200℃就可),故设计配套的余热锅炉受热面面积大小、产汽量不同,故发电量也不同,如龙门一线与二线及现福塔、鑫达虽同是日产4500吨线,但各余热锅炉受热面面积却不相同,故各线的发电量也不同;

3  干法旋窑水泥线产量的不同,其吨熟料标煤耗不同,吨熟料余热发电量也不同;如日产2500t/d线与日产4500t/d线的熟料篦冷机长短差异特别大;4500t/d线熟料篦冷机长,有三段;2500t/d线篦冷机很短,只有二段,篦冷机很短由此造成运行中烟气温度变化幅度大,AQC炉稳定性远差于日产4500t/d线,此就使AQC炉负荷严重不稳,由此直接影响到余热发电的发电量;

4  各干法旋窑水泥线使用的原材料各不相同,有好有差,故生产过程中的热工工艺参数也各不相同,特别是金塔公司的2500t/d线,原材料质量较差又无预均化,故粉磨后的原材料质量好、坏很不均匀,在此条件下熟料生产过程造成热工工艺参数很不稳,时常二、三次风温都严重下降,此使生产煤耗增加,又严重影响到余热发电量,故使用品质差又未经预均化的原材料,其生产过程中使用的煤量将有所增加,吨熟料标煤耗高且发电量低;

5  生产过程中使用的燃煤不同,有的挥发份高,有的热量高,使其生产过程中煤的燃尽度不同,此也造成燃煤再生产过程中不能将所有热量释放出来,从而造成吨熟料标煤耗升高及发电量下降,生产用煤如使用石油焦、烟煤,由于其挥发份高,易煤性好,故使用渗有石油焦、烟煤的燃煤,其燃煤在生产过程中能充分燃尽,产生的热量高,故其配置的纯低温余热发电量就高,如鑫达公司的纯低温余热发电系统,其吨熟料发电量在40kW.h及以上,每小时发电量在9500kW.h左右;

6  窑工艺操作员的技术水平高低不同,使其在熟料生产过程中的用风量、煤量、调节过程都有差别,此特别反映在出窑熟料的粒度上,生产热工工艺好的,其熟料粒度成型均匀,其在冷却机内就能得到充分冷却,熟料的热量也能充分释放出来,从而能使熟料冷却后的风温达余热锅炉所需烟温,并能将冷却机其尾部低的烟气也回收,经过余热锅炉作功产汽多发电;若生产热工工艺不好,则出窑熟料粒度有大有小不能均匀成型甚至在篦冷机内形成飞砂,则进入冷却机后其内部的热量不能充分换热释放出来而排出冷却机,另砂状熟料进入冷却机则形成飞砂,造成大量冷风进入,此两种状况都将使进入余热锅炉的烟温大幅下降,不能达余热锅炉所需烟温而由旁路门全部排放走;冷却机内烟温下降幅度过大,当烟温低于300℃AQC炉则会因汽温低于汽机进汽要求而被迫退出运行,从而造成余热发电量大降及大量浪费除盐水;

7  管理模式的不同,其也整体对余热发电量有所影响,现集团内企业对余热发电的管理运行有归属于电气部进行管理的,其余电与生产、烧成部不处于一个部门,则互相之间有时不能很好地互相综合统筹间顾,此也对余热发电量有一定影响;

8  根据各地电价的不同或有区分峰、平、谷电价的企业,则应进行综合考虑,对于外购电价高的企业,可进行相关试验,找出在吨熟料标煤耗增加不多,而发电量能大增的工况,使其增加的煤费远远低于多发出电量的电价,从而产生一定的经济效益;对有峰、平、谷电价的企业,则在平、谷时间按吨熟料最低标煤耗工况进行发电,对在峰期则可略增加煤量,也按上述方式,进行相关试验,找出最佳的增加吨熟料标煤耗的方式进行多发电,从而减少峰期外购电量,减少企业生产成本从而提高企业的经济效益;

针对上述各条,提出如下对策探讨:

1  成型的熟料生产线已不法改变,但对熟料冷却机的配风则可以进行优化技改,特别是对冷却机一段风量风压不足的可进行增加风量风压,使其熟料出窑达急冷且提高质量目地,又可增加一段冷却熟料而产生的高温烟气,此可满足窑生产用风量及余热发电锅炉的烟温调节目地,最大限度地减少热烟气的直接排放,从而最大限度的提高发电量;如龙门公司一线的余热发电系统,则应增加篦冷机一段风量的前提下,可在冷却机二段的前部再增加一个烟气取风口,并增加二个调节烟气量的高温百叶物料阀,龙门公司二线的余热发电系统,则也可在冷却机的两个烟气抽风管上加装调节烟气量的高温百叶物料阀,从而能对烟气温度进行灵活调节,以期达余热锅炉最佳用烟温;如对金塔公司余热发电现存在窑头冷却机一段风量严重不足,造成第一个烟气取风口的烟风门自试运行以来一直处在全关闭位置而不能使用,此造成当进入AQC炉的烟温不达标时而无法调节最终不经余热炉而走旁路而排掉,此造成了AQC炉烟温太低而频繁退出运行,使发电量大减,不利余热综合利用,为此应尽早增加篦冷机一段的风机,从而增加风量及风压;

2  此条已成事实,但如今后在原料磨用烟温可下降到200℃210℃左右,则可进行技术改造,可请锅炉设计计算,调整余热锅炉受热面而增加发电量;

3  此条有待今后不断技改试验,共同提高发电量;

4  此条则受当地的原材料所限,也是不可改变的,原材料差,则造成熟料生产热工工艺不稳,熟料质量不稳定,从而影响发电量,但如有可能则对无原材料预均化的企业争取技改上原材料预均化设备,以此改变现状;

5  此条是可以改变的,但要考虑最终的综合经济效益,如挥发挥高、热值高的好煤价位合造,则可多用,此能在生产过程中完全充分燃烧,从而在同等量的用煤提供更多的热量,此也就间接的提高发电量,如鑫达公司燃料中掺入了石油焦,石油焦热值高、挥发份高,在窑内能充分完全燃烧,故鑫达余电一投产其发电量就处在整个集团余电的前位,但石油焦掺用,也必须考虑原材料的成份及对水泥熟料生产质量的影响,而不能盲目掺加,应进行不断试验,找到一个最佳掺烧量,使熟料质量不受影响而发电量又可增加;

6  窑工艺操作员的技术水平高低不同,此条则应加强窑操人员互相之间技术交流,选取好的经验好的热工工艺参数,进行规范、标准化操作,从而整体提高窑操技术水平,此即提高了窑产量、熟料质量,又间接的提高了发电量;

7  此条各公司可以进行一些偿试,将余热发电归口生产部(烧成部)进行统一管理、考核,将发电量的考核与窑操、余电人员共同挂勾,在吨熟料标煤耗有保证的情况下,制定好一可行的吨熟料发电指标(可抽取一个月的高发供电量的平均发电指标),尽量要采用多奖少罚,如此才能提高运行人员的积极性,才能充分发挥人的主动性,才能更好的提高发电量;

8  此条也值得试用,企业重视的是相同的投入要创造最高的经济效益;

9  为确保余热发电长期安全、经济运行,尚应做好循环冷却水的防结垢及除菌,也即做好循环水的预处理工作,现各企业余热发电所用水质不同,有用地表水,有用地下水的,故进行水预处理的方法也不同,即水预处理用药品不同,水预处理增加的费用也就不同,相应度电的增加消耗费用也不同,此虽一定程度上影响了余热发电的经济效益,但从长远考虑,则为余热发电的长期安全、经济运行创造了先决条件;

10        另今后还可偿试窑头电收尘后排放的90℃左右低温烟气抽回熟料篦冷机再循环使用,此又可再增加余热发电量;

结束语:纯低温余热发电的投用,为保护地球环境而减少燃料燃烧造成的大量温室气体的排放做出了一定贡献,又使各干法旋窑熟料、水泥生产线企业生产成本下降、效益大增(熟料生产线的电耗可下降50%以上,水泥生产线的电耗可下降30%以上),但现各余热发电生产线的发电量各不相同,并未进入最佳状态,尚有潜力可挖,如各企业在重视熟料、水泥生产线的同时也对余热发电给予高度重视,积极寻求实施最有利提高余热发电量的方案,则最终将能使企业产生最大化的综合经济效益。

 

 

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文章作者:季海兵 广东塔牌集团梅州金塔水泥有限公司 广东蕉岭 514100