我國水泥生產線低溫余熱發電技術經過10多年的發展,技術已趨成熟,系統和關鍵設備已定型。低溫余熱發電技術的運用,一方面綜合利用了水泥生產線所排出煙氣余熱,從而降低了生產成本,提高了企業經濟效益及緩解了水泥生產企業生產用電緊張形勢;另一方面降低了排煙溫度和排塵濃度,減輕了熱污染和環境污染。低溫余熱發電是利用窯尾窯頭低溫廢氣的熱量,帶動SP鍋爐和AQC鍋爐,產生熱蒸汽,進入汽輪發電機組發電。發電效率的高低,決定于入SP鍋爐和AQC鍋爐的廢氣量和廢氣溫度。多數余熱發電項目入SP爐的廢氣量和溫度是較穩定的,而入AQC鍋爐的廢氣量和廢氣溫度存在問題,影響較大。其關鍵問題在于篦冷機設備及取風系統本身。針對提高入AQC鍋爐廢氣量和廢氣溫度問題,很多企業進行了大膽實踐,實施了很多有效措施。本文對這些實踐結果進行總結,供參考。
1篦冷機結構的優化與精細操作
入AQC鍋爐的廢氣來源于篦冷機,一般是在篦冷機上部殼體處取風,篦冷機本身結構特點對取風溫度有較大影響,尤其是篦床結構。
現在大多數水泥企業生產線所使用的篦冷機均為第三代或第四代產品,第三代產品更為多一些。第三代篦冷機實施厚料層操作,采用充氣梁、“高阻力”篦板。而有的企業的第三代篦冷機充氣梁數量少,篦板結構不合理,料層達到一定厚度后,產生“紅河”現象,出料溫度高,熱交換不好,入AQC爐廢氣溫度低。對這類篦冷機,筆者認為應該對其結構進行優化,增加充氣梁數量,采用真正的“高阻力”篦板。“高阻力”篦板采用“迷宮式”篦縫,漏料少;篦縫間隙小,風速高,穿透能力強;安裝拆卸方便,使用壽命長。
在優化篦冷機結構后,應積極采用厚料層技術,延長熟料在高溫區停留時間,提高熱交換效率;保證充足的風量,保證各風室及風管路的密閉性,防止漏風;保證篦床上篦板排列間隙均勻,避免冷風不均;定期清理篦板孔隙,防止篦縫堵塞,影響通風效果。
2合理選擇篦冷機風機參數
篦冷機冷卻熟料是由外部風機吹入冷風與熱熟料進行熱交換實現的。風機的風量和風壓參數是影響熱交換的關鍵,傳統設計理念是低風量、低功率。所以在風機參數選擇上,選擇低風量和中壓力風壓。風機風壓是推動風流動的動力。風壓低,風流動能量低,風速小,穿透能力差,影響熱交換效率。
先進的設計理念是:高風壓,低風量。
現在很多企業都已對篦冷機風機參數進行調整——提高風壓。特別是高溫區風機,風壓已提高到13000Pa左右,取得了較好效果。
第四代篦冷機由于篦板本身配置MFR裝置,風量可以根據篦床上部阻力變化自行調整。所以在風機配置上,風壓參數均在10000Pa以下,在正常情況下可以適應,當產量提高或實施余熱發電項目后,暴露出問題,出料溫度高,入AQC爐熱風溫度低,熱交換不好。很多企業已紛紛進行改造。
中聯南陽分公司6000t/d余熱發電生產線,配丹麥史密斯第四代篦冷機,配置風機最大風壓為9240Pa,熱交換效果不好。進行風機改造后,風壓提高到12600Pa,入AQC爐廢氣溫度提高了,發電量也增加了。
3合理安排入AQC爐取風口位置
篦冷機排出廢氣溫度受生產線影響較大,廢氣取風位置不僅對余熱發電系統影響較大,而且對熟料生產的影響也非常重要。合理安排入AQC爐熱風取風口位置是一個值得探索的問題。
實踐證明,在確保二、三次風風量和溫度的情況下,入AQC爐熱風取風口的位置應選擇在篦冷機中部偏高溫區域為宜。
抽取的風量在0.8~1.0Nm³/kg熟料之間,取風溫度控制在380℃左右,風速在10m/s左右。2500t/d生產線取風量在10000Nm³/h左右,取風面積約2.7m²。5000t/d生產線取風量在200000Nm³/h左右,取風口面積約5.5m²。
常山水泥公司5000t/d余熱發電生產線,入AQC爐取風口設在煤磨烘干熱風取風口后面,篦冷機中部偏低溫區位置,表現出風量不足、風溫低現象。后來將取風口前移約1.5m距離,靠近高溫區,結果發生變化,風量和風溫都有所提高。
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