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              1. 窯尾鍋爐蒸汽溫度提升方案

                發布時間:2018-10-09 20:59        

                水泥窯余熱鍋爐是回收水泥余熱高溫煙氣中熱能的裝置,根據煙氣來源不同,分為窯頭鍋爐及窯尾鍋爐,窯頭鍋爐煙氣主要來自篦冷機的高溫煙氣,窯尾鍋爐煙氣主要來預熱器,在早期的部分余熱鍋爐中,窯尾鍋爐未設置獨立過熱器或微過熱,將窯尾鍋爐及窯頭鍋爐蒸汽送至ASH過熱器過熱后引入汽輪機發電,而這樣的結構有利有有弊,本文主要探討窯尾鍋爐無過熱器時出現的問題及解決方案。

                一、研究背景

                某水泥廠3500t/d水泥生產線配套余熱鍋爐,窯尾鍋爐未設置獨立過熱器,而是設置了公共過熱器ASH,將窯尾鍋爐飽和蒸汽與窯頭鍋爐蒸汽一并引入公共過熱器ASH過熱后送入汽輪機發電,在后續運行過程中,當公共過熱器ASH出現故障停運時,窯尾無法獨立產生過熱蒸汽,產生的蒸汽無法進入汽輪機,造成能源浪費,同時影響水泥生產線穩定性,且該項目還存在運行過程中鍋筒水位波動較大,水位控制難的問題。

                二、余熱鍋爐原設計概況及運行過程中存在問題

                鍋爐主要配置雙壓窯頭鍋爐AQC、雙壓窯尾鍋爐SP、公共過熱器ASH,窯頭鍋爐中壓段微過熱,蒸汽溫度250℃、窯尾鍋爐中壓段出口蒸汽為飽和蒸汽,窯頭250℃過熱蒸汽與窯尾飽和蒸汽一并引入公共過熱器ASH過熱至380℃后送至汽輪機發電,低壓段170℃蒸汽作為低壓缸補汽用,提升鍋爐發電量,鍋爐主要設計參數如下:

                鍋爐投運后各項指標基本達到設計參數,但存在兩個問題,問題一,由于窯尾無獨立過熱器,當公共過熱器ASH出現故障時,窯尾鍋爐無法獨立運行,影響窯線系統的穩定運行;問題二,鍋筒水位波動較大,水位難以控制,影響鍋爐穩定運行。

                三、問題分析及解決

                針對問題一,解決該問題的有效途徑是于窯尾鍋爐增加過熱器,將蒸汽溫度提升至滿足汽輪機安全運行溫度,提高能源利用率,同時保證水泥生產線的穩定運行。

                針對問題二,經查閱原設備圖紙發現,窯尾鍋爐為立式布置,鍋筒位于鋼柱頂部,余熱煙氣上進下出,由于沒有布置過熱器,從上至下,中壓段依次布置6組蒸發器,一組中壓省煤器,第1、2組蒸發器為3管圈,第3~6組蒸發器為雙管圈,鍋筒標高約為38.6m,蒸發器1入口集箱標高約為34.6m,與鍋筒之間的高差約為4m,汽水連接管采用集中下降管、集中上升方式連接成循環回路,結合運行過程中出現的水位波動現象,初步判斷為水循環問題,經過水循環計算,蒸發器1循環倍率較低,低于合理區間,因此判定為水循環問題,主要原因是鍋筒與蒸發器1之間高差不足,重位壓差無法克服阻力,造成水動力不足,解決的方法是降低阻力或增加重位壓差,由于管束的結構及改造成本限制,采用增加重位壓差的方法更可取,提高重位壓差可從兩個方面著手,一是提高鍋筒,二是降低蒸發器。

                結合以上兩個問題,為降低業主改造成本,解決方案是將蒸發器1更改為過熱器,將鍋筒產生的飽和蒸汽引至過熱器加熱至約300℃后引至ASH公共過熱器,同時設置蒸汽旁通管路,從而解決當ASH出現故障時造成的水泥窯線不能穩定運行的問題,同時還增加了蒸發器與鍋筒之間的高差,解決了水動力不足的問題。

                在進行汽水循環倍率核算時發現,改造后,原蒸發器2的循環倍率在合理區間,而蒸發器3的循環倍率低于控制值,原因在于蒸發器2采用3繞管束,蒸發器3采用2繞管束,蒸發器3的單管沿程阻力過大,從而造成汽水循環動力不足,因此將蒸發器3由2繞管束更換3繞管束,以減少沿程阻力并增加管束流通截面,從而提升汽水循環倍率,滿足鍋爐安全運行,改造前后簡圖如下圖所示。

                改造前

                改造后

                四、結束語

                水泥余熱鍋爐作為水泥生產線的配套設備,是通過利用煙氣余熱進行發電,降低煙氣排放溫度,達到節省能源、保護環境、提升企業經濟效益的目的,在整個余熱發電系統中,余熱鍋爐的穩定性相對較弱,因此在進行系統設計時,應把余熱鍋爐系統的穩定性及安全性放在第一位,只有余熱鍋爐系統穩定安全運行時,其它相關系統才能穩定運行,因此出于系統穩定性考慮,窯尾鍋爐應有設置獨立過熱器。

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