摘要:
江西水泥厂#3窑低温余热发电工程于1999年4月底开始并网发电。本文就该厂低温余热发电工程的设计作一介绍。
4 运行操作情况
本工程于1998年4并网成功,1998年8月上旬完成负荷试车考核并转入试生产。负荷试车考核期间的运行数据见表2，试生产其间的运行数据见表3。由于系统设计采用的温度、压力都较低，且主机设备成熟可靠,工艺流程简单,易操作,运行较可靠,故很少发生故障停机现象。该余热发电系统启停简单、快速，调节灵敏，对窑系统工况变化的适应性较强，窑点火生产正常后就可启动余热发电系统。按锅炉预定的升温升压曲线调节进窑尾锅炉烟气量。当主蒸汽温度和压力达到要求值后即开始暖管和汽轮机暖机、冲转等。当发电机的转速达到额定转速后即可并网，升负荷。当篦冷机烟气温度达到设计值后即可启动窑头锅炉，由窑头汽包向窑尾锅炉汽包送汽，使发电机组负荷提高。正常情况下，操作人员主要监控汽包水位、冷凝器热井水位，除非有超载的情况，一般不需要调节烟气流量。汽轮机设有前压调节装置，能随工况的变化及时调整负荷，实现多产汽多发电。
表2 余热发电系统负荷试车考核运行数据
时间1999-08-06~07 21∶23
窑尾锅炉 进口温度/℃ 476出口温度/℃293
窑头锅炉 进口温度/℃223 出口温度/℃90
汽轮发电机发电功率/kW2787
时间1999-08-06~07 22∶37
窑尾锅炉 进口温度/℃446 出口温度/℃283
窑头锅炉 进口温度/℃450 出口温度/℃137
汽轮发电机发电功率/kW2657
时间1999-08-06~07 23∶21
窑尾锅炉 进口温度/℃ 458出口温度/℃290
窑头锅炉 进口温度/℃280 出口温度/℃125
汽轮发电机发电功率/kW2482
时间1999-08-06~0700∶23
窑尾锅炉 进口温度/℃ 462 出口温度/℃ 291
窑头锅炉 进口温度/℃ 400 出口温度/℃ 112
汽轮发电机发电功率/kW 2544
时间1999-08-06~07 01∶37
窑尾锅炉 进口温度/℃ 487 出口温度/℃ 292
窑头锅炉 进口温度/℃ 460 出口温度/℃ 114
汽轮发电机发电功率/kW 2747
时间1999-08-06~07 02∶12
窑尾锅炉 进口温度/℃ 492 出口温度/℃ 307
窑头锅炉 进口温度/℃ 500 出口温度/℃ 101
汽轮发电机发电功率/kW 2859
时间1999-08-06~07 21∶23
窑尾锅炉 进口温度/℃ 476 出口温度/℃ 293
窑头锅炉 进口温度/℃ 223 出口温度/℃ 90
汽轮发电机发电功率/kW 2787
时间1999-08-06~07 03∶45
窑尾锅炉 进口温度/℃ 478 出口温度/℃ 292
窑头锅炉 进口温度/℃ 600 出口温度/℃ 98
汽轮发电机发电功率/kW 2670
时间1999-08-06~07 04∶48
窑尾锅炉 进口温度/℃ 448 出口温度/℃ 285
窑头锅炉 进口温度/℃ 380 出口温度/℃ 116
汽轮发电机发电功率/kW 2401
时间1999-08-06~07 05∶33
窑尾锅炉 进口温度/℃ 437 出口温度/℃ 280
窑头锅炉 进口温度/℃ 500 出口温度/℃ 110
汽轮发电机发电功率/kW 2883
时间1999-08-06~07 06∶14
窑尾锅炉 进口温度/℃ 482 出口温度/℃ 296
窑头锅炉 进口温度/℃ 300 出口温度/℃ 98
汽轮发电机发电功率/kW 2823
时间1999-08-06~07 07∶26
窑尾锅炉 进口温度/℃ 459 出口温度/℃ 291
窑头锅炉 进口温度/℃ 360 出口温度/℃ 89
汽轮发电机发电功率/kW 2385
时间1999-08-06~07 08∶36
窑尾锅炉 进口温度/℃ 463 出口温度/℃ 290
窑头锅炉 进口温度/℃ 出口温度/℃ 100
汽轮发电机发电功率/kW 2625
时间1999-08-06~07 09∶59
窑尾锅炉 进口温度/℃ 461 出口温度/℃ 289
窑头锅炉 进口温度/℃ 出口温度/℃ 107
汽轮发电机发电功率/kW 2496
注：
窑头锅炉的废气通过量为总烟气量的30%。
表3余热发电系统试生产车运行数据
时间
2000-07-13~14
17∶00
窑尾锅炉进口温度/℃423出口温度/℃282
窑头锅炉进口温度/℃195出口温度/℃152
汽轮发电机发电功率/kW1838
18∶00
窑尾锅炉进口温度/℃481出口温度/℃249
窑头锅炉进口温度/℃481出口温度/℃149
汽轮发电机发电功率/kW2345
19∶00
窑尾锅炉进口温度/℃460出口温度/℃248
窑头锅炉进口温度/℃460出口温度/℃148
汽轮发电机发电功率/kW2147
20∶00
窑尾锅炉进口温度/℃311出口温度/℃245
窑头锅炉进口温度/℃311出口温度/℃145
汽轮发电机发电功率/kW2237
21∶00
窑尾锅炉进口温度/℃370出口温度/℃258
窑头锅炉进口温度/℃370出口温度/℃158
汽轮发电机发电功率/kW2324
22∶00
窑尾锅炉进口温度/℃368出口温度/℃257
窑头锅炉进口温度/℃368出口温度/℃157
汽轮发电机发电功率/kW2228
23∶00
窑尾锅炉进口温度/℃386出口温度/℃225
窑头锅炉进口温度/℃386出口温度/℃125
汽轮发电机发电功率/kW2349
00∶00
窑尾锅炉进口温度/℃422出口温度/℃295
窑头锅炉进口温度/℃394出口温度/℃147
汽轮发电机发电功率/kW2147
01∶00
窑尾锅炉进口温度/℃449出口温度/℃300
窑头锅炉进口温度/℃508出口温度/℃116
汽轮发电机发电功率/kW2149
02∶00
窑尾锅炉进口温度/℃423出口温度/℃295
窑头锅炉进口温度/℃309出口温度/℃160
汽轮发电机发电功率/kW2126
03∶00
窑尾锅炉进口温度/℃421出口温度/℃294
窑头锅炉进口温度/℃327出口温度/℃147
汽轮发电机发电功率/kW1946
04∶00
窑尾锅炉进口温度/℃425出口温度/℃272
窑头锅炉进口温度/℃145出口温度/℃145
汽轮发电机发电功率/kW2043
05∶00
窑尾锅炉进口温度/℃422出口温度/℃294
窑头锅炉进口温度/℃307出口温度/℃161
汽轮发电机发电功率/kW2042
06∶00
窑尾锅炉进口温度/℃423出口温度/℃293
窑头锅炉进口温度/℃330出口温度/℃157
汽轮发电机发电功率/kW2047
07∶00
窑尾锅炉进口温度/℃405出口温度/℃288
窑头锅炉进口温度/℃350出口温度/℃165
汽轮发电机发电功率/kW2045
注：
1) 回转窑14∶00开窑，15∶00并网发电。
2) 窑头烟气温度小于350℃时，窑头锅炉旁路阀可全关，烟乞温度大于350℃时，只能部分通过窑头锅炉。窑尾锅炉的启停和入炉烟气量的调节涉及到窑系统工况的波动和窑尾高温风机电流的波动。窑尾锅炉启停操作时，原则上只要保持窑尾一级筒出口负压、温度不变，则锅炉启停和风量调节就不会影响窑系统的稳定。实现这一原则的重要手段是窑尾锅炉进口风门、旁路风门及窑尾高温风机风门三者的协调操作。前两个风门操作设在余热发电中控室，高温风机风门操作设在窑系统控制室。发电中控室在启停锅炉和大幅度调节入炉烟气量前须通知窑系统中控室，并且应视窑尾高温风机电流变化情况缓慢操作，以便让窑系统中控室适应沿程管路工况变化引起的出一级筒负压及高温风机电流的变化，及时调节高温风机进口风门。高温风机进口风门的控制目标是：在尽量维持一级筒出口负压稳定的同时，兼顾高温风机电流不超过额定值。
窑头锅炉的启停对工艺操作影响不大。但因窑头余风温度波动较大(180℃～500℃)，波动周期短，导致窑头锅炉的旁路调节阀频繁动作。窑头余风温度正常时（250℃～350℃），窑头锅炉能正常出力，发电量可达2300kW左右。当窑头温度过高时，因汽化率太高、系统不稳定，导致窑头汽包压力过大。此外，由于窑尾的过热能力不够，当窑头产汽量太大时,过热蒸汽温度下降,只能开启旁路调节阀，以减少入窑头锅炉的烟气量,保证系统稳定。为此，正在采取的措施有：
(1) 改善工艺操作，减少窑头余风的温度波动；
(2) 改进窑尾锅炉汽包的汽水分离装置，提高分离效率；
(3) 在可能的情况下增加窑尾锅炉的过热器换热面积。
目前的发电量（2300kW）为设计负荷的82％，系统年发电能力1623万kWh，扣去自耗电，年供电量为1428万kWh，吨熟料回收电力27.6 kWh,节能效果明显。从目前运行的情况看，只要有效地解决好上述问题,该系统能达到设计发电量。
5 低温余热发电的发展方向
发展低温余热发电符合国家能源政策，减少温室气体排放有利于环境保护，应当在全国新型干法窑中大力推广。其自身的技术进步方向主要有：
(1) 进行篦冷机废气循环改造,提高出篦冷机废气温度,既可有效提高发电量,又可减少废气排放。根据日本川奇公司对宁国厂4000t/d窑系统推算,废气循环系统改造后,篦冷机排汽温度由250℃提高到350℃，系统发电能力可由5000kW左右增加到6480kW,增幅约30%。
(2) 优化热力系统参数，特别是采用多点混汽凝汽式汽轮机，以多级闪蒸技术充分利用废气余热，同时提高汽轮机内效率，进一步提高单位熟料发电量。以适应新型干法窑废气排放温度不断降低的要求
作者：孔学标 潘炯 殷东良 胡观利
来源：南京水泥工业设计研究院
