上海申弘閥門(mén)有限公司
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水泥余熱發(fā)電超高溫?zé)煔獾y |
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水泥余熱發(fā)電超高溫?zé)煔獾y 上海申弘閥門(mén)有限公司 之前介紹HTDQ96P1W電動(dòng)超高溫蝶閥技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)在介紹水泥余熱發(fā)電超高溫?zé)煔獾y新建新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電。有關(guān)調(diào)查研究顯示，全國(guó)預(yù)計(jì)約有近700條生產(chǎn)線(xiàn)上配備了余熱發(fā)電項(xiàng)目，超過(guò)總新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量的50%。水泥余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和推廣也已經(jīng)成為水泥行業(yè)落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策的重要著力。隨著運(yùn)行時(shí)間的推進(jìn)，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)也暴露出一些問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間的運(yùn)行，一部分余熱發(fā)電機(jī)組已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)了運(yùn)行故障、發(fā)電效率降低等問(wèn)題，面臨大批量的項(xiàng)目維修、技術(shù)改進(jìn)工作。 高溫?zé)煔忾y門(mén)作為連接熟料線(xiàn)與余熱發(fā)電的紐帶，關(guān)系到熟料線(xiàn)與余熱發(fā)電的正常運(yùn)行，同樣也出現(xiàn)了不少問(wèn)題。下面小編將針對(duì)運(yùn)行中高溫?zé)煔忾y門(mén)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析探討，相信有助于今后新建余熱發(fā)電在設(shè)計(jì)和設(shè)備采購(gòu)中加以借鑒和注意。 水泥余熱發(fā)電超高溫?zé)煔獾y分析高溫?zé)煔忾y門(mén)影響水泥余熱發(fā)電的四個(gè)因素 分析高溫?zé)煔忾y門(mén)影響水泥余熱發(fā)電的四個(gè)因素 1、AQC鍋爐進(jìn)口閥門(mén)閥板嚴(yán)重磨損 AQC鍋爐進(jìn)口閥門(mén)閥板出現(xiàn)嚴(yán)重磨損后，往AQC鍋爐煙氣量增大，引起蒸發(fā)量增加，影響鍋爐的正常運(yùn)行，篦輪機(jī)出風(fēng)口搶風(fēng)，影響水泥線(xiàn)二次風(fēng)、三次風(fēng)調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響了熟料線(xiàn)的正常生產(chǎn)。由于生產(chǎn)線(xiàn)出現(xiàn)不正常的情況，導(dǎo)致入沉降室溫度超過(guò)600℃以上，有時(shí)甚至超過(guò)800℃以上，且要把沉降室溫度降下來(lái)基本上要2個(gè)小時(shí)左右，嚴(yán)重會(huì)造成沉降室管道的耐火混凝土燒脫，鍋爐進(jìn)口溫度過(guò)高，容易引起鍋爐燒壞隱患。 AQC鍋爐進(jìn)口閥門(mén)一般設(shè)置在篦冷機(jī)中部靠前，此地方溫度不正常的時(shí)候都超過(guò)600℃，甚至超過(guò)800℃。水泥窯運(yùn)行經(jīng)常要根據(jù)三次風(fēng)溫度或熟料產(chǎn)量，來(lái)調(diào)節(jié)燃煤、調(diào)整篦床的走料厚度，在操作過(guò)程中極易出現(xiàn)料層太薄、使料層阻力變小、冷卻風(fēng)量增加、出現(xiàn)飛砂現(xiàn)象，由于飛砂都是熟料顆粒和粉塵，顆粒的具有溫度高、硬度高，煙氣直接沖刷在閥門(mén)閥板上，同時(shí)碳鋼閥板或不銹鋼閥板，在高溫情況下，其機(jī)械強(qiáng)度下降一半以上，(426℃是碳鋼閥板的機(jī)械強(qiáng)度和其它機(jī)械性能下降一半)，閥板出現(xiàn)變形磨損。 上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥目前AQC鍋爐進(jìn)口閥門(mén)一般均為電動(dòng)百葉閥，各個(gè)設(shè)計(jì)單位所提的參數(shù)各有不同。zui通常設(shè)計(jì)其一取風(fēng)口溫度600℃，閥體材質(zhì)20G內(nèi)部采用硅酸鈣板和澆注料做內(nèi)保溫，閥板材質(zhì)1Cr18Ni9Ti，當(dāng)溫度高于650℃，閥板材質(zhì)采用0Cr25Ni20，雙面采用焊2Cr13龜夾網(wǎng)加耐高溫耐磨澆注料;其二，取風(fēng)口溫度450℃，短時(shí)zui高650℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)1Cr18Ni9Ti;其三，取風(fēng)口溫度450℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)16Mn。*種做法我們?cè)谀硹l余熱發(fā)電上使用了三年多時(shí)間，到目前還沒(méi)有出現(xiàn)磨損，使用壽命比較長(zhǎng)。為了保證澆注料與龜甲網(wǎng)結(jié)合，制作時(shí)在澆注時(shí)在龜甲網(wǎng)上經(jīng)過(guò)處理，達(dá)到吸收兩種材料不同膨脹系數(shù)所產(chǎn)生的應(yīng)力。第二種做法據(jù)了解某閥門(mén)廠(chǎng)配套在安徽某條線(xiàn)上使用不到半年閥板和閥軸就磨損完了。篦冷機(jī)到沉降室管道閥前有120mm到150mm的內(nèi)保溫，閥后有25mm的龜甲網(wǎng)襯澆注料，此時(shí)閥體不襯澆注料，煙氣經(jīng)過(guò)閥體凹面，會(huì)產(chǎn)生紊流，產(chǎn)生更大的磨損。第三種做法一般是在取氣口溫度比較低的情況下采用該材料配置，不會(huì)因?yàn)楦邷亻y板變形降低機(jī)械性能，但也因煙氣含有的熟料顆粒，不到一年也就出現(xiàn)較大的磨損。除了采用*種做法以外百分之八十的線(xiàn)都出現(xiàn)過(guò)閥板嚴(yán)重磨損的問(wèn)題。純余熱發(fā)電系統(tǒng)*是利用水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱發(fā)電，因此投資這種項(xiàng)目可帶來(lái)如下好處: 1)余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用少，僅消耗部分水和少量藥品，增加少量管理人員，成本約0.08元/kW•h左右，在不增加水泥燒成熱耗的情況下，每噸熟料可發(fā)電25～40kW•h，可節(jié)約大量電力費(fèi)用，降低水泥產(chǎn)品成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 2.發(fā)電規(guī)模的確定 圖1某2500t/d水泥廠(chǎng)余熱發(fā)電工藝流程 對(duì)于窯尾余熱一般生產(chǎn)工藝考慮出預(yù)熱器的廢氣余熱部分回收作為生料磨的烘干熱源，多余部分經(jīng)增濕除塵后排放。若增加余熱回收裝置，不能只簡(jiǎn)單地回收多余部分的廢氣余熱，而要與生料磨系統(tǒng)綜合起來(lái)考慮，盡可能將高溫廢氣提供給余熱鍋爐，而將余熱鍋爐的排氣送給生料磨，這樣余熱鍋爐可以利用較大的溫差生產(chǎn)蒸氣，回收的熱焓高，鍋爐的受熱面小，耗鋼量小，產(chǎn)氣的壓力等級(jí)相對(duì)較高，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。我們?cè)鴮?duì)某廠(chǎng)窯尾的余熱回收作過(guò)比較，其結(jié)果見(jiàn)表1。 1、進(jìn)生料磨的廢氣溫度t/℃420220 注:廢氣量為標(biāo)準(zhǔn)狀況下。 鍋爐的排煙溫度受到給水溫度的限制，不可能很低，而生料磨的排氣溫度可到90℃左右。余熱鍋爐設(shè)在生料磨前，余熱鍋爐的排煙溫度就是入生料磨的廢氣溫度。這一溫度的確定受兩個(gè)條件的制約。1)入生料磨的原料綜合水分；2)生料磨的操作風(fēng)量。對(duì)此可通過(guò)生料磨系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算來(lái)初定。然后兼顧考慮余熱回收熱力系統(tǒng)的蒸氣參數(shù)，可確定余熱鍋爐的排煙溫度，即可確定窯尾鍋爐的余熱量。若窯尾有煤磨系統(tǒng)也需一并考慮。窯頭冷卻機(jī)的余熱量的大小除與生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)外還與燒成熱耗和冷卻機(jī)的效率有關(guān)。一般是熱耗高，余熱量小；冷卻機(jī)熱效率高，余熱量少。篦冷機(jī)的余熱回收有下面三種形式:1)余風(fēng)直接利用；2)中部抽氣；3)帶回?zé)嵫h(huán)。三種形式分別見(jiàn)圖2、圖3、圖4。水泥廠(chǎng)中低溫純余熱發(fā)電解決方案 圖2余風(fēng)直接利用形式 水泥廠(chǎng)中低溫純余熱發(fā)電解決方案
3.系統(tǒng)的主要設(shè)備及系統(tǒng)配置 SP爐設(shè)置在zui后一級(jí)預(yù)熱器和窯尾主排風(fēng)機(jī)之間。廢氣溫度一般在300～400℃之間，含塵量高，一般為標(biāo)準(zhǔn)狀況下50～80g/m3，廢氣的負(fù)壓較大。要求鍋爐的換熱原件不易積灰，受熱面布置便于清灰，且鍋爐的密封性能要好。采取的布置形式一般根據(jù)工廠(chǎng)的場(chǎng)地、粉塵的堆積特性等條件確定。臥式鍋爐的特點(diǎn)是煙氣在爐中水平流動(dòng)，受熱面是蛇形光管，豎直布置上端固定在構(gòu)架上，下端為自由端，并焊有振打裝置之連桿，特殊設(shè)計(jì)的振打裝置對(duì)受熱面定期振打，加之蛇形管為豎直懸吊在構(gòu)架上，可使受熱面保持干凈無(wú)灰，從而保證了很高的傳熱效果。由于工作介質(zhì)在蛇形管內(nèi)上下流動(dòng)，無(wú)法利用其重度差進(jìn)行自然循環(huán)，所以采用強(qiáng)制循環(huán)。鍋爐下部用一內(nèi)置式拉鏈機(jī)將灰輸送至鍋爐的一端經(jīng)一鎖風(fēng)喂料機(jī)輸出。立式鍋爐的特點(diǎn)是煙氣在爐中垂直流動(dòng)，受熱面也采用蛇形光管，但水平布置，分組采用特殊的掛件懸掛在構(gòu)架上，分組設(shè)置振打裝置，從上至下逐組振打，也能滿(mǎn)足清灰的要求，但這種布置方式比起豎管的清灰干凈程度略差，所以在受熱面的設(shè)置上要考慮上述因素，以確保鍋爐的率。但立式鍋爐占地面積小，布置方便。 冷卻機(jī)的廢氣雖然含塵量不大，標(biāo)準(zhǔn)狀況下約10～20g/m3，但磨蝕性大。所以AQC爐的設(shè)置分前置式和后置式兩種。前置式即AQC爐設(shè)在冷卻機(jī)與電除塵器之間，這種設(shè)置一般還需加預(yù)除塵裝置以減輕粉塵對(duì)AQC爐內(nèi)的換熱管磨蝕，因此系統(tǒng)阻力增加較多，但可以利用圖3、圖4流程。后置式即AQC爐設(shè)在電除塵和窯頭排風(fēng)機(jī)之間，粉塵對(duì)換熱管磨耗小，且系統(tǒng)阻力增加不大，但電除塵器必須密封性能好，漏風(fēng)量小，熱損失小。窯頭粉塵為熟料顆粒，粘附性不強(qiáng)，所以AQC爐的結(jié)灰不嚴(yán)重，一般均選為立式鍋爐。由于窯頭的廢氣溫度低，量大，且對(duì)鍋爐的排氣無(wú)特殊要求，應(yīng)盡可能地回收余熱。為了增大換熱面積，強(qiáng)化換熱效果，AQC爐的換熱管應(yīng)采用螺旋翅片管或蟹形針管等能顯著增加換熱面積而又耐磨蝕的管形。 3.2汽輪發(fā)電機(jī) 3.3熱力系統(tǒng) 4.注意事項(xiàng) 2)對(duì)工藝系統(tǒng)中部分設(shè)備要進(jìn)行核算。①窯頭、窯尾風(fēng)機(jī)因系統(tǒng)阻力增加，介質(zhì)溫度變化，運(yùn)行工況點(diǎn)要進(jìn)行變化，所以要對(duì)運(yùn)行工況下的風(fēng)機(jī)能力和裝機(jī)功率進(jìn)行核算，能力不夠的要采取相應(yīng)的措施。②生料磨系統(tǒng)。在未考慮余熱發(fā)電系統(tǒng)以前，一般窯尾的廢氣作為生料磨的烘干熱源熱量都有富余，所以對(duì)生料磨系統(tǒng)密封要求不是很?chē)?yán)格；增加了余熱發(fā)電系統(tǒng)后，余熱要做到zui大限度的回收，這就需要對(duì)生料磨系統(tǒng)加強(qiáng)密封，盡可能減少漏風(fēng)。漏風(fēng)量大會(huì)產(chǎn)生兩方面的不利影響:①提高入磨的熱風(fēng)溫度即提高鍋爐的排煙溫度，鍋爐可回收的熱量減少；②入磨的熱風(fēng)溫度越低，生料磨的烘干效率越低，而磨尾的排風(fēng)量隨之增大，耗電量增加。 3)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)上汽輪機(jī)房盡可能與窯尾鍋爐靠近。而循環(huán)冷卻水池的位置靠近汽輪機(jī)房，以減少熱損失和自耗電。 4)增加余熱發(fā)電系統(tǒng)后，會(huì)對(duì)水泥生產(chǎn)工藝的一些操作參數(shù)產(chǎn)生影響，要作適當(dāng)調(diào)整。如窯頭篦冷機(jī)的操作，生料磨系統(tǒng)的操作，窯頭、窯尾風(fēng)機(jī)、電除塵器的操作等。因此，要做好這一工作必須要有專(zhuān)業(yè)的水泥工藝技術(shù)人員負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)生產(chǎn)系統(tǒng)和余熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)系，參與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理工作。調(diào)整好各自的操作，才能真正做到不影響水泥工藝的生產(chǎn)，并使余熱發(fā)電系統(tǒng)率運(yùn)行。 2、沉降室摻冷風(fēng)閥開(kāi)啟時(shí)間和泄漏 電站運(yùn)行時(shí)，由于水泥窯出熟料量有一定的波動(dòng)量，導(dǎo)致窯頭AQC爐進(jìn)口廢氣溫度波動(dòng)很大，產(chǎn)生的蒸汽壓力、溫度變化也很大，造成汽輪機(jī)汽缸膨脹不均勻，會(huì)引起汽機(jī)振動(dòng)，特別在三次風(fēng)管塌料時(shí)冷卻機(jī)風(fēng)溫急升時(shí)，采用窯頭冷風(fēng)閥進(jìn)行摻冷風(fēng)，降低廢氣溫度，能起到明顯降低AQC蒸汽溫度的效果，從而穩(wěn)定了汽機(jī)汽缸膨脹量在允許范圍內(nèi)，不會(huì)引起汽機(jī)振動(dòng)。在調(diào)節(jié)AQC入口閥門(mén)開(kāi)度的同時(shí)，摻冷風(fēng)閥也是降低進(jìn)AQC鍋爐煙氣溫度的一個(gè)有效途徑，因此該閥的開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)短就顯得特別重要，可選型時(shí)往往忽視了閥門(mén)的全行程的時(shí)間，如果沉降室溫度超過(guò)設(shè)計(jì)范圍時(shí)閥板開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)，不能迅速的往沉降室加冷風(fēng)降低煙氣溫度，給鍋爐造成隱患。同時(shí)閥門(mén)的嚴(yán)密性也會(huì)影響煙氣的溫度。如果閥板的間隙大，沉降室壓力與外界常溫空氣壓力不一致,就必然存在漏風(fēng)。一種是熱煙氣漏出系統(tǒng)，一種是常溫空氣順著間隙進(jìn)入。這兩種漏風(fēng)都會(huì)降低余熱回收效率,由于沉降室煙溫度遠(yuǎn)高于常溫空氣溫度,所以常溫空氣通過(guò)閥板間隙進(jìn)入，降低煙氣溫度。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該著重考慮電動(dòng)執(zhí)行器的功率和轉(zhuǎn)速，縮短閥門(mén)的全行程時(shí)間，以及閥門(mén)密封性能。 3、窯頭旁路閥門(mén)磨損泄漏 窯頭旁路閥往往沒(méi)有受到足夠重視，它是造成窯頭鍋爐出力不足的一個(gè)重要因素。運(yùn)行中旁路風(fēng)門(mén)開(kāi)度太小，造成鍋爐煙氣溫度降低;同樣蓖冷機(jī)旁路風(fēng)門(mén)開(kāi)度大，會(huì)造成窯頭鍋爐的風(fēng)量小，可見(jiàn)此閥的重要性。 篦冷機(jī)余風(fēng)風(fēng)量變化大，篦冷機(jī)的余風(fēng)量隨進(jìn)入篦冷機(jī)內(nèi)熟料量的增加而增大，尤其是當(dāng)窯內(nèi)出現(xiàn)結(jié)圈、窯中生料大量堆積的惡劣工況時(shí)，一旦窯圈崩塌使窯內(nèi)黃料在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)人篦冷機(jī)，導(dǎo)致余風(fēng)量增大到正常佘風(fēng)量的1.5倍;溫度變化大，正常情況下，出篦冷機(jī)余風(fēng)溫度約為200～250℃左右，隨著篦冷機(jī)內(nèi)熟料量的增加余風(fēng)溫度相應(yīng)增高，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風(fēng)溫度就可能會(huì)高達(dá)400℃以上;含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機(jī)佘風(fēng)含塵濃度為2～30g/Nm。左右，含塵濃度隨篦冷機(jī)內(nèi)細(xì)粉料的多少作相應(yīng)的波動(dòng)，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風(fēng)含塵濃度可能會(huì)增加到50g/Nm。以上。 由于篦冷機(jī)余風(fēng)的特點(diǎn)決定窯頭旁路閥要做頻繁的調(diào)節(jié)，因此必須保證該閥門(mén)調(diào)節(jié)的可靠性。由于篦冷機(jī)余風(fēng)具有溫度變化大含塵濃度高，閥板容易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。閥門(mén)處于不是全開(kāi)與全關(guān)狀態(tài)，對(duì)閥板磨損比較厲害，而且具有一定的腐蝕性，閥板受到?jīng)_刷產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，泄漏率增大，發(fā)現(xiàn)幾條線(xiàn)出現(xiàn)閥板脫落，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重。因此我們建議把閥板做防磨處理，閥板雙面焊龜甲網(wǎng)襯耐磨澆注料，確保閥門(mén)的正常運(yùn)行。 4、SP旁路閥漏風(fēng) 鍋爐旁路閥設(shè)置在高溫風(fēng)機(jī)與預(yù)熱器之間，一般使用溫度為330℃~450℃，該煙氣使用溫度波動(dòng)較小，煙氣含塵濃度在60~120g/Nm3左右，含塵量大，粒徑小，平均粉塵粒徑1～30μm，容易積灰，造成閥門(mén)打不開(kāi)或關(guān)不上的問(wèn)題，因此把該閥設(shè)計(jì)為傾斜式的結(jié)構(gòu)。要求閥軸能長(zhǎng)期使用不能生銹，閥體閥板在該使用溫度情況下有足夠的機(jī)械性能。該閥一般情況下該閥是在關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)SP鍋爐檢修時(shí)，才把閥門(mén)開(kāi)啟，因此它的主要性能是切斷性能，關(guān)閉時(shí)的密封性能好，漏風(fēng)對(duì)發(fā)電量影響很大，據(jù)有關(guān)專(zhuān)家測(cè)算每多漏風(fēng)1%，發(fā)電量下降0.6%，因此必須嚴(yán)格控制，設(shè)計(jì)要求該閥漏風(fēng)率越小越好。 SP爐閥門(mén)雖然磨損小和溫度比較穩(wěn)定，但SP爐的啟停和入爐煙氣量的調(diào)節(jié)涉及到窯系統(tǒng)工況的波動(dòng)和窯尾高溫風(fēng)機(jī)電流的波動(dòng)。SP爐啟停操作和風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，原則上只要保持C1出口負(fù)壓和溫度不變，就不會(huì)影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)這一原則的重要手段是SP爐進(jìn)出口擋板、旁路擋板及窯尾高溫風(fēng)機(jī)液力偶合器三者的協(xié)調(diào)操作。因此，SP爐閥門(mén)要確保閥體閥板在該使用溫度情況下有足夠的機(jī)械性能，加大閥體和閥板的厚度，葉片之間采用密封條搭接，以降低閥門(mén)的泄漏率。 水泥生產(chǎn)和余熱利用發(fā)電是一個(gè)統(tǒng)一的生產(chǎn)整體，每個(gè)設(shè)備只是這一整體的一個(gè)細(xì)節(jié)，做到各個(gè)設(shè)備相互之間*配合，保證煙氣閥門(mén)的良好質(zhì)量，保證水泥生產(chǎn)線(xiàn)、余熱利用系統(tǒng)全面、可靠、合理的運(yùn)行，使水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到工藝上相互配合設(shè)備投資，節(jié)約能源，發(fā)揮zui大的經(jīng)濟(jì)效益。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有：D941W-1C電動(dòng)通風(fēng)蝶閥在新余礦業(yè)應(yīng)用 |
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