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提高5000t/d线余热发电量的几项措施

国际节能环保网  来源:中国水泥备件网  日期:2017-01-23

滕州中联水泥有限公司位于山东省滕州市,现有1条5000t/d熟料生产线,设计年产优质熟料155万t、水泥240万t。滕州中联9MW余热发电项目是我公司熟料生产线的配套项目。发电热力系统采用补汽式汽轮机的双压单级补汽系统,配有余风再循环利用系统。

主要配置为:汽轮机型号为BN8-1.05/0.20的9MW凝汽式带补气的汽轮机组;发电机采用汽轮发电机,型号为QF2-9-2Z,采用密闭循环式空气循环冷却,发电机励磁系统为静止可控硅励磁方式;窑头锅炉、窑尾锅炉采用两台杭州锅炉厂QC系列立式、自然循环锅炉,总蒸发量47t,窑头锅炉设计为双压系统,型号分别为QC240/380-22.2(5)-1.6(0.35)/360(195)、QC355/330-24.9-1.6/310;DCS系统选用的是北京和利时MacsV系统。

滕州中联余热发电自2012年3月份开工建设,历经7个月的建设周期,2012年10月23日机组一次性冲转、并网发电成功。

经过近10个月的摸索,滕州中联9MW的汽轮发电机组生产运行安全、平稳,生产运行指标也逐步提高。从试生产时期的发电机组平均发电功率7200kW/h、吨熟料发电量不足30kWh,到现在逐步提高并稳定在平均发电功率9000kW/h、吨熟料发电量36~37kWh左右。发电成本也控制在0.11元/kWh左右,经济效益显著。

本文将从建设阶段质量管理、生产运行监控与维护、总结推广操作技巧与技术革新、工艺环节的优化四个方面分别对怎样提高5000t/d熟料线余热发电运行指标做一介绍,希望能够为读者提供一些有参考价值或值得借鉴的管理经验。

1项目建设期间对工程质量的全力管控

余热发电机组设备的运行状况平稳、安全,早日达到设计的产能,应该从源头抓起,把好项目工程建设质量关,把底子打好,这是实现预期目标的最关键的第一步。

1.1力求优化设计施工方案

余热发电项目建设期间,我们各专业技术人员共同结合安装实际情况,对余热发电项目的图纸资料进行审核。从有利于设备运行、方便维护及降低生产成本的角度出发,查找需要增加或改进的设备选型或工艺环节不合理的问题共计16项,力求进一步优化设计方案。安装工程施工阶段,严格对施工方案、调试方案进行详细的审核。多次对施工方案进行了科学合理的改进与修订,确保施工方案能够切实的为施工提供管理和技术上的有效支持。

1.2严把施工质量关

坚持严把进场材料、设备检验关。从源头抓起,坚决杜绝任何不合格的差次品进入工地或应用于工程之中。如协调更换三无高压电缆头10余套,使高压电缆热缩终端头施工质量得以保证。强化工程质量的检验,加大对隐蔽工程(如电气及自动化接地网工程)、主机设备安装、保温工程等重点环节施工的监控力度,严格要求施工单位按照图纸要求和国家有关施工验收规范的规定及监理程序进行施工及组织验收。坚持做到逐台设备、逐个分项进行筛网式检查验收。

针对锅炉、汽机等主机设备的安装、调试,我们均安排了专人全程跟踪监督,既有效地保证了安装质量,提高了施工项目检验质量的优良率,又掌握了第一手技术资料。详细的安装参数为以后的主机设备运行提供了完整的参考数据。

通过在工程建设时期的努力,滕州中联9MW余热发电机组能够在较短的建设周期内以高标准的安装质量投入运行。机组投运后,汽轮机发电机各项运行参数均较为理想,如汽轮机发电机1~4W振动值,在启机过程过临界点时振动值均不超过20μm,正常运行时随负荷变化保持在6~10μm,轴瓦温度也基本在50℃~60℃之间。

机组自投入使用以来,从未因为安装质量等原因出现过停机事故。由于保温工程监管到位,余热发电整个热力系统锅炉、汽机本体、热力管道的热损也很小,热交换良好,主蒸汽与进气烟风温差在30℃~40℃之间。这一切为滕州中联机组能够高效率、高运转率运行奠定了坚实的基础。

2生产运行期间强化设备运行监控与维护管理,练好内功,确保发电机组高质量运行

(1)以制度促管理,健立健全各种技术标准、工作标准、管理制度,做到任何工作、行为都要有法可依、有章可循,确保设备运行安全平稳。

依据余热发电各工种、岗位的特点,编制、完善了电气、锅炉、汽机、化水、中控五个工种的运行规程、检修规程、安全操作规程、岗位工作标准、岗位巡检标准,作为车间生产运行的技术支持。完善了“两票三制”管理制度,确保工作票制度、操作票制度、巡回检查制度、设备润滑制度、设备定期切换制度等制度能够为设备的安全操作与维护提供相应的管理规范。

(2)加强设备运行监控。

通过提高巡查质量、加密巡查次数,详细记录设备状态。并通过各专业的运行记录,准确详实地把最能真实反映设备运行状况的有价值的运行参数保存下来,为生产运行、设备运行状况分析提供科学准确的依据,以便于员工在运行操作中能及时发现设备运行中出现的可不停机处理的故障与隐患,提高了余热发电设备故障的预见能力,进一步增强了制定相关事故防范措施的有效性和实用性。

(3)强化设备计划性维护管理。

维护好设备,做好计划性的设备检修工作。根据设备运行状况,编制定检计划、备件计划。做到小缺陷当场处理消缺,大问题合理统筹安排定期检修。利用停机之余,加大消缺力度,通过维修、更换、改造等方式,彻底消除设备运行隐患,杜绝“跑、冒、滴、漏”的现象,确保安全发电和各项工作的顺利进行,使发电设备保持在一个较高的运转率。

3加强技能培训,提高操作技巧,提倡技术革新

3.1加强培训,提高发电运行人员操作技巧

归纳总结日常工作中的取得的一些能够提高发电量的余热电站设备的操作经验和技巧。通过培训,加以推广,使员工在操作细节上能够精益求精。实践证明,这些看似可有可无的操作上的细微改变,往往会对提高发电量产生出乎意料之外的结果。

(1)在保证汽包水位正常时尽量通过调整给水泵速,减小给水压力,提高锅炉的换热效果,提高饱和蒸汽量和饱和蒸汽品质。因为给水泵压力大锅炉上水快换热效果差,会减少饱和蒸汽量和影响饱和蒸汽品质,降低发电量。我公司一般汽包压力控制在1.25MPa以内,水位控制在0~100mm的范围。

(2)锅炉进口气体温度基本不变时,稳定主蒸汽压力使其与汽轮机额定压力基本相同,使主蒸汽在母管内的流速尽量降低,尽量使从蒸发器到过热器这部分蒸汽会在过热器管道内停留时间延长一些,能更充分吸收过热器热量,提高过热蒸汽的品质,从而提高过热蒸汽的潜化热。我公司主蒸汽压力保持在1.0~1.05MPa最为合理,有利于发电。

(3)在满足汽轮机前后汽封的工作压力满足要求,保证系统真空不变的情况下,尽量减小轴封加热阀门开度稳定均压箱压力,避免均压箱压力出现过高的状态,减小轴封加热器疏水管凝结水流量,从而避免浪费能用以做功的蒸汽,我公司目前均压箱压力保持在0.02MPa或略高一点。

3.2提倡技术革新,鼓励小改小革

降低运行成本通过实施一些技术创新,降低生产运行成本。如增加射水箱放水循环再利用改造项目中,若想保持凝汽器的真空度在-90kPa以下,射水箱需要维持一定的水温,尽量不超过35℃。这就要求射水箱在水温高时,要经常放热水,补冷水。在射水箱回水管道增加1台管道泵,将射水箱放水回收到循环水池再利用,降低了生产水耗、节约了发电成本,效果在夏季尤为明显,每天回收射水箱放水近400m³,冬季也在200m³左右。

4通过对熟料生产线和余热发电结合点环节生产工艺的优化,逐步提高余热发电生产运行指标

余热发电与熟料生产线的生产状况息息相关。试生产时,公司就组织余热发电和熟料线工艺技术人员、中控操作人员组成攻坚技术小组,对制约系统正常运行的因素进行了不间断地深入分析、排查、改造,逐一解决了余热发电产能受限的问题,提高了生产运行指标。

众所周知,对于低参数的汽轮发电机而言,影响发电量的3个主要参数,是过热蒸汽的流量、压力和温度,其中过热蒸汽流量对发电量起决定性影响,压力和温度对汽轮发电机组热能转化为电能的机械效率有影响。遵循这个理念,我们在窑系统产质量、煤耗、电耗均尽可能不受影响的情况下,做了以下几项工作,充分挖掘、发挥了回转窑余热的最大潜能,以提高窑头窑尾锅炉的过热蒸汽产能。

滕州中联回转窑系统的主要生产指标为:日产量5800~6000t;吨熟料标准煤耗105kg以下;熟料分步电耗33kWh/t、熟料综合电耗55kWh/t。

4.1加强余热发电与熟料线中控操作员的交流沟通

余热发电与回转窑系统是唇齿相依的关系,发电中控操作人员与熟料线中控操作人员必须做到默契配合,勤调、微调,有效控制。对各自工艺状况的变化,要相互及时通报,以便于双方特别是余热发电操作员,能够及时根据工艺状况的变化、烟风温度的变化,通过调整进出风及旁路阀门开度等参数,合理控制负荷,在不影响熟料线正常生产的情况下力争做到余热发电稳产、高产。

可通过一系列的措施,使双方操作员能够明确的感觉到相互是荣辱与共的共同体的意识,如可用余热发电与回转窑操作员捆绑考核的做法,或是每个月吨熟料发电量最高的一个班的熟料线操作员和余热发电操作员能共同获得一定数额的特别奖金来强化这一点。

4.2解决了生产初期,受熟料生产配料工艺限制,窑尾旁路风门开度较大,余热发电窑尾锅炉产能发挥不足的问题

由于我们公司回转窑喂料量较高,日均喂料量在395~405t/h之间。高喂料量决定了预热器一级筒出口风温不是太高,正常情况下在295℃~305℃左右。余热发电投运初期,熟料线原料配料使用的湿粉煤灰水分过大,水分在35%左右。辊压机系统需要较大的热风量烘干物料、维系生产,出辊压机精细选粉机风温也相对控制的较高在75℃~80℃之间。为保证熟料线生产,SP炉旁路风门开度基本在40%~60%之间,造成窑尾SP炉热风实际进量较小,窑尾锅炉出力不足,窑尾锅炉蒸发量只能达到锅炉设计指标的1/3~1/2期间机组发电量较低,发电机平均功率7600kW左右。

由于窑尾烟温较低的工艺状况较难改善,我们就通过与熟料线工艺技术人员的共同分析与现场检测,制定3点措施改善窑尾旁路风门开度较大的不利因素的影响:

(1)逐步摸索,将出辊压机精细选粉机风温逐渐降低在60℃~65℃左右,这样的温度不会对辊压机系统的正常生产带来太大的影响。

(2)对所用湿粉煤灰进场后进行7~10天的晾晒控水,待水分降到20%以下时,再投入生产使用。

(3)采用高铝铁矿石代替粉煤灰,高铝铁矿石含水量在8%左右,而且对生产工艺、熟料质量还会有正面的影响。

通过对熟料线辊压机系统的工艺优化,极大的减少了辊压机系统对热风量的需求。目前窑尾旁路阀门基本处于全关状态,紧靠SP炉的190℃左右的出风温度就能满足辊压机系统的工艺要求,窑尾锅炉过热蒸汽产能基本保持在23~24t左右,基本达到设计指标,对于提高发电量有明显作用。

4.3改善窑头余热锅炉产气能力

在窑头AQC炉环节,我们通过控制篦冷机篦速,改变料层厚度,提高了进AQC炉的烟风温度,显著提高了窑头锅炉的出力。

在余热发电投运初期,我公司篦冷机三段篦速一般控制在8.5r/min、14.5r/min、16.0r/min左右,后来经过不断的摸索尝试,我们将篦冷机三段篦速控制在8.2r/min、13.5r/min、14.5r/min左右,稳定1段篦速,降低2段、3段篦速,在最大提高了篦冷机料层厚度,同时适当地提高篦冷机冷却风机风量,明显提高了篦上室及二次风温、风量。相对合理的熟料厚度,既不至于影响篦冷机输送能力,还能够使熟料不会被风吹得过于悬浮,而能充分的进行热交换,达到快速冷却的目的。在这种工况下,生产线出熟料破碎机的熟料温度能保持在60℃~70℃之间,冷却效果良好。

这些操作细节的改变,使窑头AQC炉进风温度从360℃~380℃提高到了410℃~430℃,烟风温度、风量的改善,使窑头锅炉的蒸发量也基本达到并超过了设计产能22.2t,补气流量也可达到3t左右,大大提高机组发电能力。但需要注意的是在料层厚度的增加,会增加篦冷机液压缸的受力,需要相关岗位人员勤检查,关注其运行状况。

4.4缓解了因熟料生产线用电负荷低,造成的余热发电部分时段发电负荷受限的问题

因滕州中联水泥磨系统、石灰石破碎机系统、辊压机系统经常避峰生产。熟料线回转窑系统用电负荷只有约10000kW多一些,若仅回转窑系统运行,总降压电站剩余负荷只有1000~2000kW,功率因数难以控制,电网电能质量差,并存在因调节不及时,而导致倒送电的危险。

我们采取的解决措施:

(1)合理调度,通过生产调度对各生产系统避风时间的统一调度。尽可能在水泥磨不开的情况下,避免石破系统、辊压机系统、煤磨系统出现同时停机的情况,确保用电负荷各时段分配合理。在启停大型设备的时候及时通知总降及发电中控人员,以便于能够及时调整。

(2)提高发电中控操作员及总降压电站值班人员的操作能力,对出现系统负荷过低的状况提前预判,通过及时调整发电机有功无功的比例、掌握好投退各电力室高低压电容器的时间,避免总降系统功率因数超范围、过频的波动。

通过以上措施,总降系统电能质量得以改善,余热发电在最大限度上提高了发电能力。

5结论

只有在项目建设阶段就开始加大关注力度,确保工程质量,然后在生产运行阶段实施制度化管理、精细化管理,保持设备高运转率。再通过不断地摸索、磨合、充分挖掘潜能,使余热发电和熟料生产找到一个最佳的平衡点,在不增加生产成本的前题下双方产能、效益均能达到最大化,实现双赢,这才是水泥企业熟料生产与余热发电的最终目标。

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