1、新型干法水泥厂纯低温余热发电站的建设与调试 郭量万清蓉成都建材工业设计研究院有限公司 (610021) 摘要成都建材工业设计研究院有限公司总承包建设的云南保山昆钢嘉华公司 3 000 t d7J 己生产线纯低温余热发电站获得成功。水泥窑佘热发电站的建设在某种程度上受制于水泥熟料烧成系统，该项目的热力系统根据 CDc 烧成系统的特点选择了单压系统。佘热发电站的建设时间可与熟料生产线同步设计同步建设，也可同步设计分步建设，各有利弊。对于同步设计同步建设的余热发电站的安装调试要与烧成系统的安装调试相结合，科学合 理地安排。 关键词水泥厂佘热发电建设调试 0 引言 云南保山昆钢嘉华水泥有限公司 3 0
2、00 t d 水泥生产线配套 4 5 MW 纯低温余热发电机组于 2008 年 4 月 5 日正式并网发电，在并网后 24 h 内发电功率顺利提升至 4 420 kW，目前系统和设备处于正常运行状态中。该水泥生产线由成都建材工业设计研究院有限公司 (以下简称成都院 )设计，余热发电项目由成都院采用工程总承包模式进行建设，充分利用了成都院在国内外水泥生产线工程总承包的丰富经验，并结合对新型干法水泥窑和余热发电的设计优势完成，创造了良好的社会和经济效益。下面就该项目简单介绍新型干法水泥窑余热电站在总承包模式下的热工设计、安装、调试和运行。 l 水泥窑佘热发电站的建设特点 水泥窑余热发电站的建设一方
3、面必须严格按照电力行业的相关标准和规范执行，一方面又和常规电站的建设有不同之处。 由于此类电站是通过水泥窑废热回收利用发电，首先得保证以水泥熟料生产为主，在保证水泥熟料质 量、产量和综合能耗的前提下，以合适的投资、合理的设计、可靠的施工和调试来提高余热利用效率。因此体现在水泥窑余热发电站的系统设计、建设时机、运行模式等方面和常规电站又略有不同，在某种程度上都受制于主生产线。 目前的水泥窑余热发电基本都采取从窑头冷却机和窑尾预热器 C。筒抽取废气，该类废气具有流量大、品位较低、易波动不稳定的特点，采用纯低温余热发电需要可靠的技术和较高要求的设备来保证。由于水泥生产工艺流程、原料特性、主机设备选型
4、、气候条件等诸多因素影响，相同规模的水泥生产线，其余热品质和余热量也不尽相同，尽管余热 发电的基本理论和技术一致，但其余热发电站的装机容量、配置、系统参数、设备性能和特性也不完全相同，因此在余热发电系统设计上，只有根据窑系统的实际工况和主机设备特性 (如预热器、窑尾高温风机、篦冷机、窑头废气风机等 )选择合适的热工系统设计和布置，而不是简单的由熟料产量或者吨熟料发电量来作为依据，并且最终综合分析投运后的熟料热耗、电耗、发电功率，还要参考具体的锅炉进出口烟温、阻力、汽轮机发电效率等来验证系统的合理性，这是和常规电站的规划和设计不同的地方。 成都院在总承包模式下根据 CDC 烧成系统的特点，在余热
5、发电的热 工设计和设备配置上采取了合理的方案，并在实际运行中得到了充分的验证。 2 电站主机设备配置 根据对窑系统工况和主机设备的综合分析及评定采用了以下主要配置： (1)AQc 锅炉： 锅炉人口烟气量 117500Nm3 h 锅炉人口烟气温度 350 锅炉人口烟气浓度 50g Nm 锅炉人口烟气负压 800Pa 锅炉出口烟气温度 105 锅炉总漏风率 2 名义蒸发量 9 5 咖 额定蒸汽压力 1 25 MPa 额定蒸汽温度 340 省煤器 口给水温度 170 排烟温度 105 本锅炉立式布置，蒸汽段 (过热器 +蒸发器 +省煤器 )属于自然循环，热水段属于强制循环，受热面采用错列布置形式，炉
6、墙采用轻型护板。 (2)sP,l： 锅炉人口烟气量 216250NmTh 锅炉人口烟气温度 320 锅炉人口烟尘浓度 100g Nm3 锅炉出口烟气温度 217 锅炉烟气总阻力 800Pa 锅炉总漏风 5 名义蒸发量 13 8 咖 额定蒸汽压力 1 25MPa 额定蒸汽温度 310 给水温度 165 本锅炉主体属于立式自然循环余热锅炉。结合实际情况及其具体结构特点，采用机械振打装置予以清灰。采用轻型护板炉墙，为 降低锅炉漏风系数，不影响水泥生产和稳定发电，炉墙人孔、穿墙管、炉墙护板接缝、炉外集箱处的密封等均进行了精心设计和施工。 (3)汽轮机组： 选用汽耗低的高效率低品位热能利用汽轮机，用合理
7、的通流系统和特殊末级叶片提高末级蒸汽含湿量，提高了汽轮机内效率，降低汽耗。同时在汽轮机辅助系统中采取措施确保较低的排汽压力，如增大凝汽器换热面积等来保证汽耗低、热效率高的性能。 型式： N4 5 1 25 310 型单缸、低压、冲动、凝汽式， 额定功率： 4500kW； 额定进汽压力： 1 25 MPa，最高 1 4 MPa，最低 1 1 1VlPa! 额定进汽温度： 310，最高 335，最低 295； 额定进汽量： 24 45 胁； 排汽压力： 0 0081VlPa 额定转速： 3 000r min； 汽耗： 5 426 KJ/KW h。 在热力系统上采用了单压系统。根据窑系统余热特点和最
8、终 AQC 炉在熟料产量、热耗和发电功率都正常时，排烟温度 80的结果证明，该项目采用单压系统是一种合适的选择。 同时，该系统构成简单、设备数量少、自用电量少，设备运行可靠且投资省、技术成熟，便于操作、运行、管理和维护。在大部分水泥企业对发电了解和熟悉程度不深的条件下，减少了电站管理和运行的难度。该电站操作人员在原本对余热发电不了解的情况下，通过总包方的培训后，在较短的时间内就能独立地进行操作。 3 水泥窑余热发电站的建设时机和主生产线的协调 水泥窑余热发电站的建设和熟料生产线的建设可以采取同步设计、同步建设的方式，或者同步设计、分步建设的方式，具体要根据企业、施工单位情况而定，各有利弊。 在
9、设计水泥熟料线的同时，必须提 前做好余热发电的初步设计和规划。把熟料线和余热发电交由一家设计单位设计对系统匹配是有利的，更易保证合理合适的系统方案。 对于新建的熟料生产线，同步建设余热发电站，即在窑尾窑头设备安装未完全结束时，进行 AQC、 SP 炉的安装，这样可以充分利用施工吊装机具和资源，缩短锅炉安装周期，但是现场施工协调量加大，安全忧患也增加，同时锅炉的调试必须在窑系统正常运行后才能进行，有可能造成施工单位窝工和总体工期延长。汽轮机系统的安装可以独立地进行。 分步建设即是在所有窑系统完工后独立进行锅炉的安装 (老生产线增加余热发电 )，减少了同步建设的弊端，但同时也会增加施工成本，部分施
10、工还需和窑系统生产对接，对施工进度也需要有更高更严的控制，才能保证发电系统能及时地调试和并网发电。 4 余热发电系统的安装 整个余热发电系统的安装以锅炉和汽轮机的施工为主要工期控制线，对于新建熟料线，尤其要控制协调好 sP 炉和窑尾施工、 AQC 炉和篦冷机系统以及地坪施工的关系，以免造成工期延误。对锅炉和管道安装质量控制的关键之一是焊接质量的控制和各类压力容器的严密性及试压试验。对汽轮机安装质量控制重点之一是对设备关键部件制造精度的复检和各间隙、安装形位公差的高精度控 制和检查。 同时由于设备特点，有部分的部件安装和布置需要在现场进行调整和确定，才能保证安装质量和控制方便、准确。 NAQC
11、炉上升和下降管的固定装置，部分测温点、测压点、流量计、给水操作台的布置， CPC 双筒过滤器及管线的布置，疏水、排污、取样、加药装置的用水与厂区给排水管网的衔接，室外管线和汽机房内管线和阀门的支撑、布置等，都必须结合现场情况和设计要求进行调整以达到良好的效果。 由于电站建设不完全同于水泥线建设，还必须参照电力行业的相关标准规范，因此在除了安装工程常规的质量检查外，要高度重视、严格监控如压力容 器、起重设备以及和并网相关的各类国家、行业强制报验、报检的项目，及时与技术监督局、锅检所、电力公司等沟通协调，及时报验，保证安装质量和安全性能。 4 1 锅炉安装 除了常规的安装要求外，须注意以下主要方面
12、： (1)在现场合适位置布置 SP 炉钢架组合平台，采用预组合法施工安装 SP 炉钢架。 (2)锅炉汽包安装要注意预留热膨胀间隙。 (3)受热面组合安装。对 AQC 炉根据供货情况将耆片管 (蛇形管 )与集箱和框架组成的箱体整体吊装，减少安装成本和周期； SP 炉的受热面安装前必须对蛇形管做吹扫和通球检查，并做单管水压试验。 (4)锅炉水压试验是锅炉安装过程中的重要控制节点，其范围包括受热面系统的全部部件及锅炉本体管道、锅炉范围内的疏水、排污、取样、加药装置、仪表取样管一次阀门以内的管道及其附件。并且都要在专门编制的水压试验方案下有组织地进行。 (5)对 SP 炉除灰系统的振打装置要保证可靠，避免积灰后瞬时大量下灰造成高温风机跳停。 (6)SP 炉过热器空气梁打浇注料时，要根据设备内部结构和空间进行调整，保证其牢固性和长久耐磨。 (7)高度重视炉体的密封和保温施工 (尤其在集箱口 )，漏风率由 2增至 3时，过热蒸汽量下降大于 0 8，将 直接影响发电功率。 (8)在煮炉过程中重点通过多次排污、加药、换水控制炉水全碱度。 4 2 管道及支吊架安装注意的问题 :
