水泥窑与余热发电系统的协调控制.docVIP

摘要:本文分析了水泥回转窑与余热发电系统之间的相互影响关系，客观的评价了这些影响的利与弊。为实现两系统的安全稳定高效运行，并使整套系统的效益最大化，提出了两系统相互协调控制的方法。 　　1 引言　　水泥行业是一个高耗能行业，所以水泥行业的节能减排倍受重视。余热发电技术(特别是纯低温余热发电技术)作为一种重要的节能减排技术，在水泥行业中得到广泛应用，且节能效果显著。 　　新型干法水泥窑纯低温余热发电系统应遵循的基本原则为：不能影响水泥的正常生产；不能增加水泥熟料的烧成热耗及电耗；不改变水泥生产用原燃料的烘干热源；不改变水泥生产的工艺流程及设备。但在新型干法水泥生产系统的窑头、窑尾增加回收废气热量的余热锅炉，二者共同组成一个新的整体，一个相互耦合的系统。尽管现有的生产线设立两个控制室将两者分开的控制，且以水泥生产线“均衡稳定生产”为前提，但作为整体中的一部分，对其某些参数的控制和调整肯定影响着其它部分的运行，只是这种影响是有利的还是有害的，影响较大还是较小。 　　为使整套系统安全稳定高效地运行，有必要研究二者之间的相互影响关系，并对两系统采取协调控制的措施，使系统整体效益最大。 　　2 水泥窑与余热发电系统的相互影响关系　　2.1 水泥窑工况的变化对余热发电系统的影响　　回转窑的产量、入窑生料成分和含水量、燃料特性等因素影响着回转窑的工况，同时也影响着余热发电系统的运行。如生料水分影响着出预热器进SP炉的烟气温度。 　　受窑头排风机负荷和系统阻力增加的影响，经过AQC炉的废气量减少，影响AQC炉的出力，降低了系统的发电能力。 　　分解炉、预热器内结皮等使进入SP锅炉的废气量减少，废气温度降低，直接影响SP炉的出力。 　　2.2 余热电站的投运对水泥窑生产的影响　　窑头余热锅炉的取风口在二段，靠近篦冷机的高温段，它直接影响入窑二次风温[1]和三次风温[2]，若篦冷机设置多个取风口，还使系统复杂，窑头负压控制困难[1]。 　　AQC炉投运后，增加了系统的阻力，且系统漏风量也大，直接导致窑头排风量增加，电机负荷增加，耗电增加。严重时，还可能使窑头排风机满负荷或窑头罩负压达不到要求。 　　若AQC炉煤磨的取风口都设置在篦冷机中温区时，AQC炉的投运，煤磨入口负压增加，煤磨用风温度降低，煤磨产量下降，耗电增加[1]。 　　AQC锅炉的投运，降低了入除尘器的温度，保护了窑头电除尘设备，使收尘效果改善，较低的排风温度也有利于窑头排风机的稳定运行[1]，另外也降低了篦冷机的喷水量。 　　增设SP余热锅炉，增加了系统阻力，造成漏风量增加，高温风机电耗增加[1]。 　　增设SP余热锅炉，使入生料磨的烘干废气温度下降，煤磨增大阀门开度，提高通风量，加剧了磨损的同时烘干效果也打折。原料磨冬季自然温度低或夏季含水量大时，磨机产量略有下降，运行时问稍有增加，每吨生料多耗电约3～4kWh[3]。 　　SP锅炉降低了入生料磨废气的温度，减少了增湿塔喷水量，同时也减小了入除尘器的烟气量，降低了尾排风机的负荷，减少电耗。 　　SP锅炉采用振打除灰时，回灰不稳定，使入窑生料成分波动较大[1] ，回转窑工况不稳定，孰料质量降低。 　　如果回转窑操作员的经验不足，生产过程中还可能出现如下的现象[4]：(1)回转窑产量低，煤耗电耗偏高；(2)生料磨产量低，出口温度低，电耗高。 　　3 低温余热发电与水泥生产协调控制　　低温余热发电与水泥生产协调控制可以包含三个层次的含义：水泥生产物料、燃料的协调控制；窑系统与余热锅炉的协调控制；余热锅炉与汽轮发电机组的协调控制。其关系如图1所示： 图1 协调控制系统图 　　3.1 水泥孰料生产中物料、燃料的协调控制　　新型干法水泥生产物料、燃料的协调控制主要是实现水泥生产线的均衡稳定生产。根据理论分析及生产实践经验，新型干法水泥生产线“均衡稳定”生产是非常重要的，它不仅是气流和物料在悬浮状态下保持良好热交换的必需条件，也是保持悬浮预热器及分解炉各部位合理风速的要求，因此，生产中最重要的工艺原则是“五稳保一稳”，即：以保证入窑生料化学成分的稳定、保证入窑生料喂入量的稳定、保证入窑煤粉化学成分的稳定、保证入窑煤粉喂入量的稳定、保证设备运转率的稳定来确保熟料烧成窑系统热工制度的稳定。在窑系统运行调节控制过程中，窑系统的通风状况主要是通过高温风机入口风门的开度或高温风机的转速来调节，窑与分解炉两者的通风比率主要依据分解炉各相应部位废气成分调节分解炉入口二次风管风门来控制。同时，由于窑尾排风机通常是在最大负荷下运行，喂煤量的改变会引起排风量随之改变，容易引起整个操作紊乱。所以在一般情况下，不进行喂煤量的变动，或者进行缓慢的改变。 　　为使物料和燃料能够协调供应，在生产过程中，逐步建立一套物料量、燃料量和其它相关参数对应关系表(或图)，在