我们山东山水集团创新水泥公司建有1条2500t/d新型干法水泥熟料生产线,为充分利用水泥窑生产过程中排出的废气余热,节约能源、降低成本,我们委托大连易世达于2006年为其配套建设了一座装机4.5MW的余热电站。电站设计平均发电功率4250kW,于2007年6月并网运行。电站投入运行后,通过我们加强机组运行管理,发电功率的逐年提高。现就我们在余热发电系统运行管理经验总结如下,供与会的专家参考:
1.运行管理应遵循的基本原则
1.1水泥窑工艺为基础
水泥窑配套余热发电,热能通过余热锅炉取自水泥窑烧成余热。因此,窑系统稳定、高效、长期稳定运行是水泥窑余热发电的基础。为此,要求窑工艺从原、燃料进厂检验,生料配料,烧成控制,设备维修等工序加强提高,以适应发电系统的操作要求。如果烧成工艺不能稳定,设备运转率较低,则会造成发电机组并网解列频繁,严重影响发电效率和机组安全运行。
1.2余热发电技术是保障
水泥窑余热发电技术包含了水泥窑烧成控制技术、热力循环原理、锅炉热力技术、汽机做功原理、自动控制技术、励磁发电技术、水处理技术等多学科理论。每一位余热发电管理者都应当认真学习和实践这些理论基础,并灵活应用到机组发电过程中,以保障机组安全、稳定、高效运行。
1.3提高余热利用率是关键
在窑系统与发电系统正常运行的情况下,机组的发电效率,取决于旋窑及机组操作人员的操作调整,在保证窑工艺稳定的前提下,尽可能多的把余热热能输送到机组热力系统之中,以提高SP炉、AQC炉、ASH过热器的入口烟气温度、流量为基本原则,来提高机组效率。但从发展的观点来看,余热热能的取热方式,是提高余热利用率的重要环节。因此,余热取热方式的科学合理是大幅提高余热发电效率的关键所在。
2.窑系统与发电系统管理体制的建立
水泥窑余热发电,从窑系统到发电系统均以废气为介质进行热能的传递,其废气参数的品质对余热发电能力起着决定性的作用,而废气品质是由窑中控操作调整的。在窑系统不正常的情况下,中控操作以稳定水泥窑工艺为主,此时对废气参数的调整相对频繁,废气参数波动大,废气品质较差,发电量不稳定且很低;而当窑系统处于正常稳定的情况下,此时废气参数相对稳定,废气品质较好,发电量稳定且很高。因此提高电站发电能力,水泥窑是基础,相互配合是关键。
为密切窑系统与发电系统关系,达到相互配合,我们将发电系统与窑系统做为统一的整体来管理。具体做法是:
1是在管理制度上,制定了提高发电能力协作配合管理办法及将罚办法,实行层层目标管理责任制,将发电指标分解到每个人,不仅发电系统有指标,水泥窑系统也有指标。由于措施得利,较好地调动了广大职工生产积极性,消除了两系统的相互影响,促进两系统的高效平稳,保证了发电量的稳定。
2是在机构设置上,山水创新公司把窑中控与发电中控合并为一个部室,统一管理,统一协调,从根本上铲除相互推委,相互扯皮现象,从而理顺了关系,明确了责任,明确了目标,促进了水泥窑与发电系统健康发展。
3.运行参数的控制
3.1创新公司窑工艺对发电功率有影响的几个重要参数
a.高温风机转速:870~890r/min;
b.过剩风机转速:570~590r/min;
c.篦冷机篦速:一蓖床:厚料层操作; 二篦床:薄料层操作; d.一篦床前冷却风机转速:2800~3000r/min;e.窑产量:2800~3000t/d;
f.C1出口温度:320~
3.2创新公司4.5MW机组发电工艺参数的控制要求
a.汽轮机真空度:-0.091~-0.094MPa
夏季控制:-0.091~-0.092MPa
冬季控制:-0.093~-0.094MPa
在汽轮机供汽参数一定的情况下,真空度提高0.001MPa,汽轮机可增加60kW的有功输出。
影响汽轮机真空的主要因素有:循环冷却水量和水温以及冷凝器换热管热阻。一般由循环冷却水量少和水温高带来的影响相对较小,也比较容易解决。一般冬季水温低,冷凝器换热充分,真空较高;一般夏季水温高,冷凝器换热不好,真空较低。因此夏季应适当增加冷却水量,以提高冷凝器换热能力,提高真空度。但是由冷凝器换热管热阻增高带来的影响比较大,也比较难处理。
冷凝器换热管热阻增高主要是凝汽器冷凝管积尘、积藻、结垢所致。解决办法通常是采取过虑和在循环水中填加稳定剂的办法,但是该办法只能缓解不能根除,随着时间的延续,在冷凝管束内壁上仍然积存了大量的粘性污物,且越来越厚,由于粘性污物的热传导性较差,因此冷凝器换热管的热阻越来越高,冷凝器换热越来越差,真空越来越低。为解决凝汽器冷凝管积尘、积藻、结垢问题我们采取了酸洗加胶球清洗处理措施。考虑胶球清洗运行成本低,操作简单,不需停机,效果较明显,因此我们主要采用胶球清洗方式清垢。采用胶球清洗措施后,污物得到清除,热阻降低,因此汽轮机真空度由清洗前的-0.086MPa提高至清洗后的-0.094MPa,发电能力由清洗前的4000kW提高至清洗后的4350kW,提高350kW,效果十分明显。
b.主蒸汽参数的控制管理
主蒸汽参数的运行范围:
压力:1.5~2.3MPa,正常情况下力争控制在上限2.0~2.3MPa;
过热度:320~400℃,正常情况下力争控制在上限360~400℃;
蒸汽流量:16~24t/h。
在主蒸汽参数的控制管理上,以稳定和提高过热度为主,以稳定和提高压力为辅。因为在一定的主蒸汽压力情况下,提高主蒸汽温度可以提高蒸汽的热焓值,降低汽耗率,提高发电能力。因此,在运行过程中应尽可能提高主蒸汽温度控制值。
至于主蒸汽压力控制,考虑到在一定的主蒸汽温度情况下,提高主蒸汽压力,锅炉的换热效率将下降。因此主蒸汽压力控制应通过方案优化进行确定。
4.主要采取的措施
为提高提高发电能力,我们重点采取了以下几项技术和管理措施:
1是变更了振打装置的传动比,提高了SP锅炉的振打频率;
2是每天定期开启胶球清洗装置对冷凝器管束的污垢进行清洗,提高换热效率;
3是生料成分中加入3%粉煤灰,提高SP锅炉入口烟气温度;
4是通过改造提高了篦冷机中温取风口的取面面积;
5是在高、中温烟道上增设了联通管道,方便了高温风和中温风的调整,从而提高和稳定了AQC锅炉进口温度;
6是用耐磨陶瓷涂料代替原浇筑料,减小了浇注料厚度,增大了高温烟道的有效通风面积;
7是针对ASH过热器经常积灰问题,安装了蒸汽吹灰器,定期对过热器管束进行清理,保证了过热器的通畅和正常换热;
8是锅炉化学水处理采用了反渗透制水工艺,从而减小了锅炉排污造成的热能损失。
5.取得的技术和经济效果
通过采取以上技术及管理措施后,取得了明显效果。通过统计:2007年下半年平均发电功率为4056kW;2008年平均发电功率为4368kW,提高了312kW;2009年上半年平均发电功率为4610kW,相对2008年又提高了242kW;相对2007下半年提高了554kW。如按年运转7200h计算,年可增加发电量399万kWh;如每kW电价按0.5元计,年可节省电费支出近200万元,经济效益十分可观。