5000t_d生产线余热系统发电量低的原因诊断.pdf

陶从喜，等：50 0 0 t/d生产线余热系统发电量低的原因诊断生产技术中图分类号：TQ172.65000t/d生产线余热系统发电量低的原因诊断文献标志码：B文章编号：10 0 7-0 3 8 9(2 0 2 3)0 4-2 9-0 3【D0110.13697/ki.32-1449/tu.2023.04.009陶从喜，梁乾 华润水泥技术研发(广西)有限公司，广西南宁53 0 40 9 摘要：本文通过对某水泥企业新投入运行的余热发电系统进行现场诊断分析，找出了系统余热发电量低的原因，并提出了优化生产管理的建议，对于其他水泥企业推广节能降碳应用低温余热发电技术具有很好的参考意义。关键词：余热发电；诊断分析；节能降碳Diagnosis of low power generation in the waste heat system of a 5000 t/d production lineTao Congxi,Liang Qian(China Resources Cement Technology R&D(Guangxi)Co.,Ltd.,Nanning,530409,China)Abstract:This article conducts on-site diagnosis and analysis on the newly put into operation waste heat power generation system of acertain cement enterprise,identifies the reasons for the low waste heat power generation capacity of the system,and proposes sugges-tions for optimizing production management.It has good reference significance for other cement enterprises to promote energy-savingand carbon reduction application of low-temperature waste heat power generation technology.Key words:waste heat power generation;diagnosis;energy saving and carbon reducing CO,emission1引言3华润水泥AS基地2 0 2 0 年新建一条50 0 0 t/d新SP型干法水泥生产线，生产线配备了一组9 MW纯低温余热发电系统，该发电系统采用单压系统，冷却方式采用水冷。余热发电系统自2 0 2 0 年完工投人使用后发电量一直未达到预期，平均发电量低于设计指标低。为了找出系统发电量偏低的原因,基地委托华润水泥技术研发（广西）有限公司对生产线余热发电系统进行现场热工诊断。2余热发电系统现场诊断2.1设备参数AS基地余热发电系统有1台汽轮机（额定功率9MW），生产线窑头配备1台锅炉（人口废气量：220000m/h，人口废气温度：3 55，出口废气温度：110），窑尾配备1台锅炉（人口废气量：305000m/h，人口废气温度：3 2 5，出口废气温度：202)。2.2现场诊断测点及内容为了找出该水泥企业余热系统发电量不及预期的原因，于2 0 2 0 年12 月份开展了现场热工诊断及原因分析,具体过程与相应的数据处理分别依据GB26282一2 0 10 水泥回转窑热平衡测定方法和GB26281一2 0 10 水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法的要求进行，在此基础上结合企业具体条件对该余热发电系统的热工特性和运行状况进行综合分析与探讨。余热发电系统相关的测定点见图1和表1，测试结果见表2。烟气成分分析见表3。水泥工程2023年第4期C3序号123窑尾废气总管-SP进口4窑尾锅炉出气口表2 现现场测试结果参数单位煤磨开煤磨停窑头锅炉进出口温度窑头锅炉风量（标况下）m/h窑头锅炉吸热量kW窑尾锅炉进出口温度窑尾锅炉风量（标况下）m/h窑尾锅炉吸热量kW总吸热量kW热效率%3诊断结果与数据分析3.1诊断结果煤粉图1余热发电系统测点分布示意图表1余热发电系统测点及内容测点管径气温气压测定位置成分(直径)/m7窑头锅炉进气口3.168窑头锅炉出气口2.5084.023.604394189 16416921305334 77213.9813090219.772AQC395.5202.08418 495311.5333251141253262018.73-29-气体T生产技术陶从喜，等：50 0 0 t/d生产线余热系统发电量低的原因诊断窑头锅炉进口温度比设计值高40，但根据现场测试及中控统计发现，窑头锅炉进口温度在3 0 0 400之间波动，变化较大。煤磨开时窑头锅炉风量比设计值小3 0 8 3 6 m/h，关煤磨时窑头锅炉风量比设计值小17 9 16 m/h，从窑系统进入窑头锅炉的蒸汽量不足。窑尾锅炉进口温度在3 10 左右，但较设计值低15。从测试期间余热发电中控统计数据来看，机组实际平均发电量为6 10 9 kW，主要原因是进入窑头锅炉的两股烟气温度及流速不稳定，且流量也不够，其次进人窑尾锅炉的烟气温度比设计值低15，导致进入锅炉的总热量不够，余热发电系统发电量低于预期。从窑尾锅炉进出口气体成分测试结果（见表3）来看，C1管道存在少量漏风，应加强密封管理表3 烟气成分分析0CO,CONNO空气过测点%SP锅炉进口1.4535.910.0862.56SP锅炉出口1.6035.830.0862.503.2数据分析自投产以来基地窑系统月均标煤耗小于100kg/t,和国内相近规模生产线相比能耗较低，说明该生产线能耗指标达到了国内同行业先进水平。从实际现场测试数据的情况来看，此次标定期间，窑尾系统预热器的C1出口废气温度较低，平均温度在3 10 的低值范围，较设计值低15。窑头入口温度在3 9 5左右，但从中控记录及测试过程中观察发现其波动较大,原因是窑头有两根取风管道，进人窑头锅炉之前汇合为一根管道，两根管道中烟气流速、温度差异较大，且管道较短，两股烟气未完全混合均匀便进人到窑头AQC锅炉中，导致余热发电系统不能最大限度发挥效率。32.0030.0028.0026.0024.0022.0020.00从吨熟料发电量统计数据来看，该水泥企业年均吨熟料发电量在3 0 kWh/t左右，但日吨熟料发电量波动较大，这可能与生产工艺波动及进人窑头锅水泥工程2023年第4期-30-炉中烟气温度及流速的不稳定有关。400AQC进口烟气温度35030020015010050从测试期间余热发电量与窑头锅炉温度统计结果来看，进窑头锅炉的烟气温度在3 0 0 40 0 之间波动，且波动较大，平均进口烟气温度为3 47，较设计值低8。两股不同温度、不同流速的烟气在进AQC锅炉前混合不均匀，导致余热发电系统不能%稳定有效发挥作用，余热发电量也因此跟着波动。4007500(10-)剩系数2211.0932391.104一当日一月均一年均日期(月一日)图2 吨熟料发电量统计7500700065006000机组发电量55005000AQC出口烟气温度4500图3 余热发电量与窑头锅炉温度统计350300250200150从测试期间统计温度来看，进入窑尾锅炉温度比较平稳，无明显波动，平均值为3 12，较设计值325低13。C1总管中的废气是直接进入窑尾锅炉中的，从现场测试结果来看，C1出口及窑尾锅炉进口处温度在3 10 左右，比一般生产线C1出口温度低了15左右，表明烧成系统换热效果较好，系统能耗损失较小，能进人余热发电系统的余热自然不高。从测试期间统计数据来看，进入窑头锅炉的蒸汽量为16.2 t/h，较设计值2 0.2 t/h低4t/h，且波动较大，进人窑尾锅炉的蒸汽量为2 1.6 t/h，较设计值25.3t/h低3.7 t/h，进入余热发电系统锅炉中的蒸汽量明显不够。测试过程中发现窑头锅炉进气处测点温度在350410之间变化，且测试期间波动较大。余热发电中控显示窑头锅炉过热器前端温度在3 6 0 左右。窑头两根取风管道进入窑头锅炉之前汇合为一根管道，管道较短且两根管道中烟气流速、温度差异较大，高温烟气与低温烟气未完全混合均匀便进人到窑头锅炉中，水泥厂需采取措施稳定两股烟气的温度及流量，使其在进人窑头锅炉前能达到一种稳定的状态，这样便于余热发电系统发挥最大效率。70006.5006000550050004500图4余热发电量与窑尾锅炉温度统计陶从喜，等：50 0 0 t/d生产线余热系统发电量低的原因诊断生产技术大有关。（3）由于余热电站的实际运行参数不可能与设计参数完全保持一致，而且AS基地煤磨也不是一直处于完全打开或关闭的稳定状态，因此要进行准确分析比较困难，本报告是基于对进入系统的废气余热总热量值对比设计参数进行分析，可能存在一定偏差，但可作为运行优化调整的参考。AS基地窑系统烧成标煤耗基本在10 0 kg/t以下，比一般同类型生产线标煤耗低3 5kg/t以上，在图5测试现场百叶阀窑尾锅炉烟气进口处的电动调节百叶阀存在漏风问题,测试期间明显能听到一些部位漏风的嘶嘶声，且可观察到明显的风口。此外电动调节百叶阀裸露表面温度达13 0，比覆盖保温棉的部分高出100，这也会对余热发电量造成一定影响。4结论与建议4.1诊断结论（1）从测试结果来看窑头锅炉进口温度高于设计值40，但进入窑头锅炉的烟气有两个温度及流速相差较大的取风口，进入窑头锅炉前烟气并未混合均匀，从余热发电中控统计结果来看，进人窑头锅炉中的烟气温度平均值不到3 50，低于设计值。煤磨开时风量（标况下）较设计值低3 0 8 3 6 m/h，煤磨停时风量较设计值低17 9 16 m/h。窑头锅炉产汽量较少，主要原因是风量低于设计值，且两股烟气温度及流速相差较大，未混合均匀就进人了窑头锅炉中，导致窑头锅炉出力不足。窑尾锅炉进口温度低于设计值15,受C1出口温度及压力的影响，窑尾锅炉出力不足。（2）现场测定煤磨开时进入2 台余热锅炉的实际总热量为3 0 9 0 2 kW，煤磨停时进人2 台余热锅炉的实际总热量为3 2 6 2 0 kW，根据测试期间余热发电中控统计的发电量数据来看，每小时的发电量波动较大，这主要与进人窑头AQC锅炉中烟气温度波动行业内属于先进水平，其进人余热发电系统的余热量自然低于其它煤耗高的生产线，但余热发电系统发电量不仅与标煤耗有关,还与原燃材料、生产工艺及操作等因素有关，需综合考虑各种因素控制余热发电系统，使低温余热发电技术在水泥行业节能降碳过程中充分发挥作用I-3。4.2建议通过前面的诊断分析，对该生产线余热发电系统的优化建议如下：（1）采取措施对进人窑头锅炉的烟气进行控制，在进人锅炉前使两股烟气混合达到稳定状态，使余热锅炉的蒸汽参数（压力和温度保持稳定状态，使每单位体积的废气尽可能地多提供有效能量。（2）检查窑尾C1总管进窑尾锅炉旁通电动调节百叶阀的漏风并做好相关保温措施。（3）检查两台锅炉的本体及废气管道，如：废气管道保温及漏风、锅炉振打机构的密封状况、锁风装置漏风状况等。参考文献1董兰起.水泥窑余热发电的参数及热力系统 .中国水泥,2 0 10(0 8):56-59.2庄常灿.低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨 .低碳世界,2 0 16(2 5):58-59.3王晨光.水泥窑余热发电智能工厂研究方向 .水泥，2020(06):67-69.(收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 5)信息下期要目石膏砂浆质量控制的几点建议生料回灰性能与使用方式的探讨研究掺RAP和乳化沥青的水泥混凝土力学性能研究利用CKK技术协同处置生活垃圾对水泥烧成系统的影响分析水泥工程2023年第4期封培然，宋利丽刘浩堂，邢立新，郭艳敏赵永兴，杨卫龙，陈天夜，等汪纯健，张宗见，刘守信-31-