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提高篦冷机余热发电效率的措施

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2018-11-09 10:56:16 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要: 

 

我国水泥生产线低温余热发电技术经过10多年的发展,技术已趋成熟,系统和关键设备已定型。低温余热发电技术的运用,一方面综合利用了水泥生产线所排出烟气的余热,从而降低了生产成本,提高了企业经济效益及缓解了水泥生产企业生产用电紧张形势;另一方面降低了排烟温度和排尘浓度,减轻了热污染和环境污染。 低温余热发电是利用窑尾窑头低温废气的热量,带动SP锅炉和AQC锅炉,产生热蒸汽,进入汽轮发电机组发电。发电效率的高低,决定于入SP锅炉和AQC锅炉的废气量和废气温度。多数余热发电项目入SP炉的废气量和温度是较稳定的,而入AQC锅炉的废气量和废气温度存在问题,影响较大。其关键问题在于篦冷机设备及取风系统本身。针对提高入AQC锅炉废气量和废气温度问题,很多企业进行了大胆实践,实施了很多有效措施。本文对这些实践结果进行总结,供参考。

1 篦冷机结构的优化与精细操作

入AQC锅炉的废气来源于篦冷机,一般是在篦冷机上部壳体处取风,篦冷机本身结构特点对取风温度有较大影响,尤其是篦床结构。


现在大多数水泥企业生产线所使用的篦冷机均为第三代或第四代产品,第三代产品更为多一些。第三代篦冷机实施厚料层操作,采用充气梁、“高阻力”篦板。而有的企业的第三代篦冷机充气梁数量少,篦板结构不合理,料层达到一定厚度后,产生“红河”现象,出料温度高,热交换不好,入AQC炉废气温度低。对这类篦冷机,笔者认为应该对其结构进行优化,增加充气梁数量,采用真正的“高阻力”篦板。“高阻力”篦板采用“迷宫式”篦缝,漏料少;篦缝间隙小,风速高,穿透能力强;安装拆卸方便,使用寿命长。


在优化篦冷机结构后,应积极采用厚料层技术,延长熟料在高温区停留时间,提高热交换效率;保证充足的风量,保证各风室及风管路的密闭性,防止漏风;保证篦床上篦板排列间隙均匀,避免冷风不均;定期清理篦板孔隙,防止篦缝堵塞,影响通风效果。

2 合理选择篦冷机风机参数


篦冷机冷却熟料是由外部风机吹入冷风与热熟料进行热交换实现的。风机的风量和风压参数是影响热交换的关键,传统设计理念是低风量、低功率。所以在风机参数选择上,选择低风量和中压力风压。风机风压是推动风流动的动力。风压低,风流动能量低,风速小,穿透能力差,影响热交换效率。


先进的设计理念是:高风压,低风量。


现在很多企业都已对篦冷机风机参数进行调整——提高风压。特别是高温区风机,风压已提高到13 000 Pa左右,取得了较好效果。
第四代篦冷机由于篦板本身配置MFR装置,风量可以根据篦床上部阻力变化自行调整。所以在风机配置上,风压参数均在10 000 Pa以下,在正常情况下可以适应,当产量提高或实施余热发电项目后,暴露出问题,出料温度高,入AQC炉热风温度低,热交换不好。很多企业已纷纷进行改造。

中联南阳分公司6 000 t/d余热发电生产线,配丹麦史密斯第四代篦冷机,配置风机最大风压为9 240 Pa,热交换效果不好。进行风机改造后,风压提高到12 600 Pa,入AQC炉废气温度提高了,发电量也增加了。

3 合理安排入AQC炉取风口位置

篦冷机排出废气温度受生产线影响较大,废气取风位置不仅对余热发电系统影响较大,而且对熟料生产的影响也非常重要。合理安排入AQC炉热风取风口位置是一个值得探索的问题。


实践证明,在确保二、三次风风量和温度的情况下,入AQC炉热风取风口的位置应选择在篦冷机中部偏高温区域为宜。


抽取的风量在0.8~1.0 Nm³/kg熟料之间,取风温度控制在380 ℃左右,风速在10 m/s左右。2 500 t/d生产线取风量在10 000 Nm³/h左右,取风面积约2.7 m²。5 000 t/d生产线取风量在200 000 Nm³/h左右,取风口面积约5.5 m²。

 

常山水泥公司5 000 t/d余热发电生产线,入AQC炉取风口设在煤磨烘干热风取风口后面,篦冷机中部偏低温区位置,表现出风量不足、风温低现象。后来将取风口前移约1.5 m距离,靠近高温区,结果发生变化,风量和风温都有所提高。

4 在篦冷机上壳体里设置挡风墙

在篦冷机上壳体里、入AQC炉取风口与低温区之间设置一道挡风墙,防止低温区废气进入中温区,影响中温区废气温度。挡风墙是从壳体上部向下砌筑,留出熟料流动空间。挡风墙最好采用预制件,现场浇注挡风墙抗磨损能力差、寿命短,而预制件挡风墙使用寿命比浇注式挡风墙寿命长一倍。

5 高温区热风和低温区热风综合利用

入AQC炉热风温度过高或过低,对余热发电系统都存在不利影响。在篦冷机高温区和低温区各开一个取风口,并连接入AQC炉取风管上。当入AQC炉热风温度低时,可以打开高温区管道阀门,让高温区热风进入AQC炉管道,提高风温。当入AQC炉热风温度高时,可以打开低温区管道阀门,让低温区热风进入AQC炉取风管道,降低风温,从而平衡入AQC炉废气温度。

6 处理好入AQC炉取风口和入煤磨烘干热风取风口位置关系

在篦冷机壳体上入AQC炉取风口位置和入煤磨烘干热风取风口位置的选择是十分重要的,选择不好会产生干涉现象。


ZZ水泥公司5 000 t/d生产线,原设计在篦冷机壳体中部开一个取风口,连接入AQC炉风管,入煤磨烘干热风管道接在入AQC炉风管上,结果出现两者抢风现象。后加以改造,在篦冷机中部偏高温区又开设一个取风口,作为入AQC炉取风口,而原取风口作为煤磨烘干热风取风口,解决了干涉问题。常山南方水泥公司5 000 t/d生产线,入AQC炉取风口设在煤磨取风口后面,偏低温区位置,结果入AQC炉热风风量小,风温低。后加以改造,将入AQC炉取风口向高温区前移,靠近入煤磨烘干热风取风口,并用一根Φ2 500 mm直径管路将两个风管连接相通,在连接管上安装一个控制阀,调节两风管的风量,效果较好。


华润水泥(阳春)公司2 500 t/d生产线,入AQC炉热风取风口设在入煤磨烘干取风口前端,结果入AQC炉热风温度够,但风量不足。后加以改造,在篦冷机低温区排废气管道上接出一管路,连接于入AQC炉热风管道上,让部分低温区废气进入AQC炉里,解决了风量不足问题。连接管路直径为Φ1 800 mm。

综合上述分析得出共识:


(1)一般情况下,入AQC炉热风取风口应设在入煤磨烘干热风取风口前端;


(2)两者位置设置不仅要考虑热风温度,还要考虑热风风量是否足够;


(3)不同的生产线有不同的特点,故不能一概而论,两者位置的选择应根据本生产线情况而定。

7 结束语

水泥生产线余热发电系统来源于窑头和窑尾排出的热风进入AQC炉和SP炉产生蒸汽进行发电,发电效率高低取决于入炉的热风温度和热风风量。窑尾系统运行比较稳定,所以入SP炉的热风风量和温度也比较稳定。而窑头入AQC炉热风由篦冷机提供,由于篦冷机结构不同,配风参数不同,取风口位置不同,由篦冷机提供给AQC炉的热风风量和温度存在差异,对余热发电系统的正常发电产生影响。上述几种改造措施,可以为水泥企业进行余热发电系统问题诊断和进行技术改造提供参考。

 

作者:吴敬; 张树伟
机构:沈阳理工大学应用技术学院

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来源:水泥技术公众号
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