干法水泥旋窯純低溫余熱發電綜合經濟效益探討
全球倡導節能減排、保護地球環境、減少燃料燃燒造成的大量溫室氣體排放,從而減緩全球大氣溫室效應,現今還處在應對全球金融危機造成企業經濟效益下降受損時期;我集團公司積極應對此次金融危機,響應全球倡導的節能減排、減少溫室氣體排放號召,對現新建的新型干法旋窯水泥生產線配置純低溫余熱發電,對原未配置純低溫余熱發電的新型干法旋窯水泥生產線,也積極進行技改籌建配置純低溫余熱發電,此即達上述節能減排目地又可為企業增加經濟效益,使企業在現激烈竟爭的社會之中立于不敗之地。
我集團公司2006年開始至2009年10月共投運了四條日產4500噸的新型干法旋窯水泥純低溫余熱發電及一條日產2500噸的新型干法旋窯水泥純低溫余熱發電,此五條純低溫余熱發電都采用雙壓系統:汽輪機為主汽帶補汽的雙壓雙溫配置,蒸汽壓力為1.6MPa及0.35MPa,蒸汽溫度為320℃及170℃;窯尾SP余熱鍋爐單壓,蒸汽壓力為1.6MPa,蒸汽溫度為310℃;窯頭AQC余熱鍋爐為雙壓,蒸汽壓力為1.6MPa及0.35MPa,蒸汽溫度為345℃及180℃;兩余熱鍋爐都為立式布置,煙氣流程為上進下出;窯尾SP余熱鍋爐帶機械振打清灰設備;此五套純低溫余熱發電系統的投運,為企業增加了十分可觀的經濟效益,為減緩全球大氣溫室效應也做出了一定貢獻,但現各條線的噸熟料發電量卻各不相同,所產生的經濟效益參差不齊,前期投運的二條純低溫余熱發電噸熟料發電量在25 kW.h/t、28kW.h/t,2009年投運的三條純低溫余熱發電噸熟料發電量在28 kW.h/t、32kW.h/t 、40kW.h/t;以下就各條純低溫余熱發電量參差不齊的原因探討如下:
1、 干法旋窯水泥生產線的設計單位不同,從而生產過程中的煙氣量、排煙溫度也不同,如蕉嶺鑫達日產4500噸干法旋窯熟料線其為天津設計院設計,其窯尾C1筒的排煙溫度約在365℃左右,龍門、福塔日產4500噸干法旋窯水泥線的設計單位為南京設計院,其窯尾C1筒的排煙溫度約在335℃左右,另兩設計院設計的熟料篦冷機結構形式也各不相同,活動篦梁與固定篦梁的通風方式有所不同、篦冷機熟料的冷卻風量配置不同,故兩院同產量水泥生產線設計配套的純低溫余熱發電量也有所不同;
2、 干法旋窯水泥線生產過程中產生的煙氣量、煙溫不同,另各水泥生產線原料磨用煙溫的要求不同(有需230℃、有只需200℃就可),故設計配套的余熱鍋爐受熱面面積大小、產汽量不同,故發電量也不同,如龍門一線與二線及現福塔、鑫達雖同是日產4500噸線,但各余熱鍋爐受熱面面積卻不相同,故各線的發電量也不同;
3、 干法旋窯水泥線產量的不同,其噸熟料標煤耗不同,噸熟料余熱發電量也不同;如日產2500t/d線與日產4500t/d線的熟料篦冷機長短差異特別大;4500t/d線熟料篦冷機長,有三段;2500t/d線篦冷機很短,只有二段,篦冷機很短由此造成運行中煙氣溫度變化幅度大,AQC爐穩定性遠差于日產4500t/d線,此就使AQC爐負荷嚴重不穩,由此直接影響到余熱發電的發電量;
4、 各干法旋窯水泥線使用的原材料各不相同,有好有差,故生產過程中的熱工工藝參數也各不相同,特別是金塔公司的2500t/d線,原材料質量較差又無預均化,故粉磨后的原材料質量好、壞很不均勻,在此條件下熟料生產過程造成熱工工藝參數很不穩,時常二、三次風溫都嚴重下降,此使生產煤耗增加,又嚴重影響到余熱發電量,故使用品質差又未經預均化的原材料,其生產過程中使用的煤量將有所增加,噸熟料標煤耗高且發電量低;
5、 生產過程中使用的燃煤不同,有的揮發份高,有的熱量高,使其生產過程中煤的燃盡度不同,此也造成燃煤再生產過程中不能將所有熱量釋放出來,從而造成噸熟料標煤耗升高及發電量下降,生產用煤如使用石油焦、煙煤,由于其揮發份高,易煤性好,故使用滲有石油焦、煙煤的燃煤,其燃煤在生產過程中能充分燃盡,產生的熱量高,故其配置的純低溫余熱發電量就高,如鑫達公司的純低溫余熱發電系統,其噸熟料發電量在40kW.h及以上,每小時發電量在9500kW.h左右;
6、 窯工藝操作員的技術水平高低不同,使其在熟料生產過程中的用風量、煤量、調節過程都有差別,此特別反映在出窯熟料的粒度上,生產熱工工藝好的,其熟料粒度成型均勻,其在冷卻機內就能得到充分冷卻,熟料的熱量也能充分釋放出來,從而能使熟料冷卻后的風溫達余熱鍋爐所需煙溫,并能將冷卻機其尾部低的煙氣也回收,經過余熱鍋爐作功產汽多發電;若生產熱工工藝不好,則出窯熟料粒度有大有小不能均勻成型甚至在篦冷機內形成飛砂,則進入冷卻機后其內部的熱量不能充分換熱釋放出來而排出冷卻機,另砂狀熟料進入冷卻機則形成飛砂,造成大量冷風進入,此兩種狀況都將使進入余熱鍋爐的煙溫大幅下降,不能達余熱鍋爐所需煙溫而由旁路門全部排放走;冷卻機內煙溫下降幅度過大,當煙溫低于300℃,AQC爐則會因汽溫低于汽機進汽要求而被迫退出運行,從而造成余熱發電量大降及大量浪費除鹽水;
7、 管理模式的不同,其也整體對余熱發電量有所影響,現集團內企業對余熱發電的管理運行有歸屬于電氣部進行管理的,其余電與生產、燒成部不處于一個部門,則互相之間有時不能很好地互相綜合統籌間顧,此也對余熱發電量有一定影響;
8、 根據各地電價的不同或有區分峰、平、谷電價的企業,則應進行綜合考慮,對于外購電價高的企業,可進行相關試驗,找出在噸熟料標煤耗增加不多,而發電量能大增的工況,使其增加的煤費遠遠低于多發出電量的電價,從而產生一定的經濟效益;對有峰、平、谷電價的企業,則在平、谷時間按噸熟料最低標煤耗工況進行發電,對在峰期則可略增加煤量,也按上述方式,進行相關試驗,找出最佳的增加噸熟料標煤耗的方式進行多發電,從而減少峰期外購電量,減少企業生產成本從而提高企業的經濟效益;
針對上述各條,提出如下對策探討:
1、 成型的熟料生產線已不法改變,但對熟料冷卻機的配風則可以進行優化技改,特別是對冷卻機一段風量風壓不足的可進行增加風量風壓,使其熟料出窯達急冷且提高質量目地,又可增加一段冷卻熟料而產生的高溫煙氣,此可滿足窯生產用風量及余熱發電鍋爐的煙溫調節目地,最大限度地減少熱煙氣的直接排放,從而最大限度的提高發電量;如龍門公司一線的余熱發電系統,則應增加篦冷機一段風量的前提下,可在冷卻機二段的前部再增加一個煙氣取風口,并增加二個調節煙氣量的高溫百葉物料閥,龍門公司二線的余熱發電系統,則也可在冷卻機的兩個煙氣抽風管上加裝調節煙氣量的高溫百葉物料閥,從而能對煙氣溫度進行靈活調節,以期達余熱鍋爐最佳用煙溫;如對金塔公司余熱發電現存在窯頭冷卻機一段風量嚴重不足,造成第一個煙氣取風口的煙風門自試運行以來一直處在全關閉位置而不能使用,此造成當進入AQC爐的煙溫不達標時而無法調節最終不經余熱爐而走旁路而排掉,此造成了AQC爐煙溫太低而頻繁退出運行,使發電量大減,不利余熱綜合利用,為此應盡早增加篦冷機一段的風機,從而增加風量及風壓;
2、 此條已成事實,但如今后在原料磨用煙溫可下降到200℃至210℃左右,則可進行技術改造,可請鍋爐設計計算,調整余熱鍋爐受熱面而增加發電量;
3、 此條有待今后不斷技改試驗,共同提高發電量;
4、 此條則受當地的原材料所限,也是不可改變的,原材料差,則造成熟料生產熱工工藝不穩,熟料質量不穩定,從而影響發電量,但如有可能則對無原材料預均化的企業爭取技改上原材料預均化設備,以此改變現狀;
5、 此條是可以改變的,但要考慮最終的綜合經濟效益,如揮發揮高、熱值高的好煤價位合造,則可多用,此能在生產過程中完全充分燃燒,從而在同等量的用煤提供更多的熱量,此也就間接的提高發電量,如鑫達公司燃料中摻入了石油焦,石油焦熱值高、揮發份高,在窯內能充分完全燃燒,故鑫達余電一投產其發電量就處在整個集團余電的前位,但石油焦摻用,也必須考慮原材料的成份及對水泥熟料生產質量的影響,而不能盲目摻加,應進行不斷試驗,找到一個最佳摻燒量,使熟料質量不受影響而發電量又可增加;
6、 窯工藝操作員的技術水平高低不同,此條則應加強窯操人員互相之間技術交流,選取好的經驗好的熱工工藝參數,進行規范、標準化操作,從而整體提高窯操技術水平,此即提高了窯產量、熟料質量,又間接的提高了發電量;
7、 此條各公司可以進行一些償試,將余熱發電歸口生產部(燒成部)進行統一管理、考核,將發電量的考核與窯操、余電人員共同掛勾,在噸熟料標煤耗有保證的情況下,制定好一可行的噸熟料發電指標(可抽取一個月的高發供電量的平均發電指標),盡量要采用多獎少罰,如此才能提高運行人員的積極性,才能充分發揮人的主動性,才能更好的提高發電量;
8、 此條也值得試用,企業重視的是相同的投入要創造最高的經濟效益;
9、 為確保余熱發電長期安全、經濟運行,尚應做好循環冷卻水的防結垢及除菌,也即做好循環水的預處理工作,現各企業余熱發電所用水質不同,有用地表水,有用地下水的,故進行水預處理的方法也不同,即水預處理用藥品不同,水預處理增加的費用也就不同,相應度電的增加消耗費用也不同,此雖一定程度上影響了余熱發電的經濟效益,但從長遠考慮,則為余熱發電的長期安全、經濟運行創造了先決條件;
10、 另今后還可償試窯頭電收塵后排放的90℃左右低溫煙氣抽回熟料篦冷機再循環使用,此又可再增加余熱發電量;
結束語:純低溫余熱發電的投用,為保護地球環境而減少燃料燃燒造成的大量溫室氣體的排放做出了一定貢獻,又使各干法旋窯熟料、水泥生產線企業生產成本下降、效益大增(熟料生產線的電耗可下降50%以上,水泥生產線的電耗可下降30%以上),但現各余熱發電生產線的發電量各不相同,并未進入最佳狀態,尚有潛力可挖,如各企業在重視熟料、水泥生產線的同時也對余熱發電給予高度重視,積極尋求實施最有利提高余熱發電量的方案,則最終將能使企業產生最大化的綜合經濟效益。
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文章作者:季海兵 廣東塔牌集團梅州金塔水泥有限公司 廣東蕉嶺 514100