一种显著提升水泥回转窑余热发电量的技术措施

王 亮，莘守业，呼志刚

(清水河县蒙西水泥有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020)

1 项目背景及投资改造必要性

受市场环境的影响，水泥企业间竞争不断恶化，生产成本优势已然成为企业综合实力的制胜法宝，集团公司提出坚持“以高新技术和适用技术改造提升传统产业”的思路，在资金允许的情况下引进吸收社会上成熟的、适用的技术成果对现有生产设施进行分步改造，逐步提高生产线的自动化、智能化水平，提升劳动生产率和单位时间的生产效能。紧紧围绕降本增效、节能降耗开展技术创新，因此，开展技术改造创新，补齐公司运营中存在的技术短板，不断降本增效，提升公司综合竞争优势。

2 项目改造前存在的主要问题：

清水河县蒙西水泥有限公司拥有1条5 000t/d熟料生产线，2011年2月份投产，配套第三代南京联勘篦冷机及9MW余热发电单压热力系统，余热发电AQC炉型号为QC225/390-21.8-1.18/375，2012年5月份投入运行，投运以来，经过几年的生产运行实践发现煤磨取风及AQC炉取风系统存在以下问题：煤磨用风和AQC炉取风都是从篦冷机中温段取热风，余热发电系统与煤磨取风系统存在争风现象，导致热风损耗，余热利用率降低，由于入AQC炉烟风温度低，导致AQC炉蒸汽量维持在15t/h～25t/h且波动较大，严重制约余热发电量的提升，其间将取风口位置做了部分调整，效果不太明显，目前，通过工艺调整AQC炉蒸汽流量仅能维持在20t/h以上，3～4月份吨熟料发电量分别为22.57kW·h和25.60kW·h，本公司熟料结粒较好，窑头AQC炉底部拉链机基本无熟料粉，窑头AQC炉入口温度维持到290℃～360℃左右且波动较大，余热发电量维持在6 500kW·h～7 000kW·h范围内，吨熟料发电量维持在27kW·h～30kW·h之间。为了从根本上扭转余热发电量偏低的局面，该公司经过多方论证分析，并安排外出调研乌兰察布中联水泥、巴彦淖尔中联水泥、通辽中联水泥技改的效果，同时,积极对接相关建材设计院人员，通过现有篦冷机配风情况分析并理论计算，决定于2020年5月份检修时对余热发电取风口进行改造处理。在篦冷机一床上部增加一根￠1 500mm热风管道并入主取风管道，提高入AQC锅炉温度，提高吨熟料发电量，该项目在外委单位的大力支持下，项目于2020年5月30日开始动工，2020年6月16日具备使用条件，回转窑于2020年6月21日点火升温并对该管道进行了烘烤，2020年6月24日开始投入使用。

3 技改条件

3.1 工艺运行状况

通过对篦冷机整体工艺配风及煤磨用风理论计算，目前,富裕风量在70 000m3/h，故讨论后决定增加￠1 500mm管道，对于煤磨用风不会影响。

3.2 供电及DCS控制点

需从窑头电力室引控制电缆、热电偶、负压控制电缆等，距离电力室50m。

3.3 场地

技改和新增设备需要场地通过现场核实尺寸完全可以满足，并邀请公司土建工程师对窑头平台承重进行了论证分析，需对窑头平台根据载荷变动情况予以加固，满足技改要求。

4 改造方案

本次技改采取的措施：原取风口位置不变，在一段篦床靠近窑头方向1.6m位置开口，并进行窑头平台开孔加固，增加一根￠1 500mm热风管道，配置金属波纹膨胀节及热风阀，风管内部浇注150mm厚度的莫来石浇注料，达到增加通风面积及充分利用高温风的效果(见图1)。

图1 技改前画面

技改目标：在机组其他工况不变的情况下，若AQC温度能够稳定在420℃左右，每小时机组预计可增加发电量：0.9×3%×2=540kW·h；每年机组按5 700运行小时计算，可增加发电量0.054万kW·h×5 700=307.8万kW·h，若每度电按0.38元上网电价计算，预计每年可增加经济收入为：307.8万kW·h×0.38=116.96万元。

电气及自动化配套设计电器、热工仪表等控制系统接入原有DCS控制系统，对热风阀开度及温度、压力进行中控集中控制，大大提高了自动化水平，满足使用。

表1 耐火材料施工

表2 同行业技改前后参数对比

图2 技改后画面

5 结束语

改造后，通过统计5月7日～29日平均小时发电量为7 217kW·h，技改后统计6月25日～28日平均小时发电量为8 025kW·h，较技改前提高800kW·h；窑头AOC炉入口温度上升明显，平均达到400℃左右，高时达到450℃，小时发电量稳定在8 000kW·h左右，日发电量稳定在190 000kW·h左右，吨熟料提高了3kW·h。在窑系统操作中稳定的零压区是保证二三次风量稳定的关键，取风点的位置变化在实际运行中并没有对头煤的燃烧、窑系统的热力分布产生明显变化和影响，相反使得二次风温更加稳定，入AQC锅炉温度波动范围也很小，对于余热发电机组的稳定运行创造了良好的条件，在机组其他工况不变的情况下，每小时机组预计可增加发电量：0.9×4.5%×2=810kW·h；按照错峰停窑11月15日计算，剩余运行时间为3 240h，可增加发电量0.081万kW·h×3 240=262.44万kW·h，若每度电按0.38元上网电价计算，本年度可增加经济收入为：262.44万kW·h×0.38=99.73万元，技改投资费用一个半月即可收回(附技改前后的中控室参数对比)。