1.概述
篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司的一項(xiàng)專利技術(shù)。主要技術(shù)要點(diǎn)是：在窯頭排風(fēng)機(jī)出口提取小于或等于窯頭AQC余熱鍋爐通風(fēng)量的70～90℃溫空氣，通過(guò)專用管道與冷卻機(jī)中溫室鼓風(fēng)機(jī)串聯(lián)，然后鼓入冷卻機(jī)中，從而構(gòu)成熱風(fēng)從篦冷機(jī)→沉降室→AQC鍋爐→窯頭收塵器→窯頭排風(fēng)機(jī)→專用管道→冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)→篦冷機(jī)的循環(huán)。在循環(huán)過(guò)程中，空氣是循環(huán)紐帶，熱量是循環(huán)攜帶對(duì)象。首先溫空氣進(jìn)入冷卻機(jī)與熟料進(jìn)行熱交換獲得熱量成為熱空氣，然后熱空氣進(jìn)入AQC鍋爐再將所獲得的熱量全部傳遞給工質(zhì)，由于該循環(huán)過(guò)程中熱損失量很少，因此大大提高了余熱鍋爐的余熱利用率。
過(guò)去由于擔(dān)心溫空氣會(huì)導(dǎo)致熟料質(zhì)量下降、會(huì)對(duì)篦冷機(jī)運(yùn)行安全帶來(lái)不利影響，因此該項(xiàng)技術(shù)一直未敢采用，直到去年下半年山水集團(tuán)受到世界性金融危機(jī)沖擊后，集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)為尋求更大的經(jīng)濟(jì)效益，決定在安丘山水水泥公司的2# 5000t/d水泥窯余熱電站上進(jìn)行篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)，試用成功后向集團(tuán)所有電站推廣。
安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)改造由大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，于3月15日改造完成并投入使用，通過(guò)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)進(jìn)AQC鍋爐溫度提高57.2℃，單窯發(fā)電功率平均提高823kW，未出現(xiàn)溫空氣影響熟料質(zhì)量和冷卻機(jī)運(yùn)行安全問(wèn)題，試用喜獲成功。為使大家全面了解篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)和篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)帶來(lái)的技術(shù)效果，現(xiàn)就安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)改造設(shè)計(jì)、安裝、操作等進(jìn)行介紹。
2.篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量的確定
篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)服務(wù)對(duì)象是AQC余熱鍋爐，因此篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量應(yīng)由AQC余熱鍋爐通風(fēng)量來(lái)確定，為獲取最大的余熱利用效率，應(yīng)盡可能地提高篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量，因此篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量QC設(shè)計(jì)按AQC余熱鍋爐通風(fēng)量QAQC進(jìn)行設(shè)計(jì)。
QC=QAQC……………………………………………………………………(1)
式中：QC—篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量，Nm3/h；
QAQC—AQC余熱鍋爐通風(fēng)量，Nm3/h；
2.2篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道的設(shè)計(jì)
(1) 篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
①篦冷機(jī)A側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
DA=(QGCA/2826ω)0.5…………………………………………………(2)
式中：DA—篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管徑，m；
QGCA—篦冷機(jī)A側(cè)主循環(huán)風(fēng)管工況風(fēng)量，m3/h；
ω—主循環(huán)風(fēng)管風(fēng)速，m/s；
②篦冷機(jī)B側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
同①B側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑
DB=(QGCB/2826ω)0.5……………………………………………………(3)
(2)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管保溫設(shè)計(jì)
由于篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道直徑較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為防止循環(huán)風(fēng)散熱降溫，在篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道施加體外保溫措施，具體做法是在循環(huán)風(fēng)管道外側(cè)用200厚巖棉氈包裹，然后用0.6～0.8mm鍍鋅鐵皮保護(hù)，通過(guò)采取體外保溫措施，使篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道溫降控制在5℃以內(nèi)。
(3)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管布置及閥門(mén)控制
為降低循環(huán)風(fēng)管道阻力，管道布置應(yīng)盡量取直，避免轉(zhuǎn)彎，距離盡量縮短，為便于布置本公司篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管布置在篦冷機(jī)兩側(cè)的鼓風(fēng)機(jī)上方，通過(guò)三通與風(fēng)機(jī)入口相聯(lián)。為防止循環(huán)風(fēng)溫度有可能偏高導(dǎo)致熟料冷卻操作惡化，同時(shí)也為滿足在掉篦板或結(jié)大蛋時(shí)需要快速冷卻，在每側(cè)主循環(huán)風(fēng)管上設(shè)調(diào)節(jié)閥門(mén)，在與風(fēng)機(jī)入口相聯(lián)三通管道上設(shè)冷風(fēng)閥門(mén)。主循環(huán)風(fēng)管調(diào)節(jié)閥門(mén)和三通管冷風(fēng)閥門(mén)由水泥窯中控員根據(jù)熟料冷卻要求進(jìn)行控制，以防止循環(huán)風(fēng)對(duì)水泥窯操作帶來(lái)的不利影響。
(4)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資
本項(xiàng)目改造比較簡(jiǎn)單，除需增加幾個(gè)調(diào)節(jié)閥門(mén)外，其它為板材、型鋼和保溫材料等，安丘山水2#窯的篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資為20.9萬(wàn)元。
3.篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)應(yīng)用效果
我公司篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造是在正常生產(chǎn)過(guò)程中完成主體安裝，利用停窯檢修時(shí)間完成與窯頭煙筒和篦冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的對(duì)接，單窯工期計(jì)劃為10天。安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)是利用煤磨換減速機(jī)的停檢時(shí)間完成對(duì)接，并于2009年3月15日投入使用。安丘山水1#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)主體安裝已完成，但未完成對(duì)接使用，計(jì)劃在4月底月檢中實(shí)現(xiàn)對(duì)接，將于2009年5月投入使用?？紤]1#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)未投入使用，因此僅介紹2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入后使用效果。
3.1入AQC溫度及發(fā)電能力
2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入使用后，中溫風(fēng)品質(zhì)出現(xiàn)了明顯變化，為說(shuō)明篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入前用后的變化情況，今通過(guò)對(duì)相同工藝條件下2009年3月15～30日篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC溫度和2008年12月16～31日不使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC溫度，通過(guò)統(tǒng)計(jì)兩時(shí)段入AQC溫度變化來(lái)說(shuō)明篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)的效果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)下表1和表2。
表1. 2008年12月16～31日篦冷機(jī)不使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC溫度等參數(shù)???
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
12月16日 |
5604 |
32.7 |
286.0 |
313.0 |
162620 |
6776 |
|
12月17日 |
5676 |
33.1 |
285.0 |
286.0 |
153409 |
6392 |
|
12月18日 |
5700 |
33.3 |
286.0 |
282.0 |
150074 |
6253 |
|
12月19日 |
5832 |
34.0 |
281.0 |
304.0 |
152784 |
6366 |
|
12月20日 |
5688 |
33.2 |
279.0 |
305.0 |
162399 |
6767 |
|
12月21日 |
5592 |
32.6 |
284.0 |
297.0 |
150345 |
6264 |
|
12月22日 |
5496 |
32.1 |
290.0 |
311.0 |
169735 |
7072 |
|
12月23日 |
5460 |
31.9 |
287.0 |
323.0 |
176491 |
7354 |
|
12月24日 |
5760 |
33.6 |
279.0 |
324.0 |
173027 |
7209 |
|
12月25日 |
5820 |
34.0 |
281.0 |
324.0 |
173607 |
7234 |
|
12月26日 |
5820 |
34.0 |
284.0 |
321.0 |
176680 |
7362 |
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
12月27日 |
5808 |
33.9 |
285.0 |
313.0 |
168835 |
7035 |
|
12月28日 |
5700 |
33.3 |
286.0 |
317.0 |
170249 |
7094 |
|
12月29日 |
5724 |
33.4 |
281.0 |
307.0 |
167298 |
6971 |
|
12月30日 |
5772 |
33.7 |
287.0 |
304.0 |
165660 |
6903 |
|
平均 |
5697 |
33.2 |
284.1 |
308.7 |
164881 |
6870 |
表2. 2009年3月15～30日篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時(shí)入AQC溫度等參數(shù)???
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
3月15日 |
5676 |
33.1 |
282.0 |
373.5 |
178750 |
7448 |
|
3月16日 |
5580 |
32.6 |
279.0 |
358.5 |
183193 |
7633 |
|
3月17日 |
5724 |
33.4 |
277.5 |
386.0 |
179699 |
7487 |
|
3月18日 |
5844 |
34.1 |
282.0 |
365.0 |
184353 |
7681 |
|
3月19日 |
5700 |
33.3 |
287.0 |
360.0 |
185924 |
7747 |
|
3月20日 |
5616 |
32.8 |
281.5 |
371.5 |
188953 |
7873 |
|
3月21日 |
5568 |
32.5 |
279.0 |
364.5 |
178535 |
7439 |
|
3月22日 |
5400 |
31.5 |
280.0 |
368.5 |
185491 |
7729 |
|
3月23日 |
5820 |
34.0 |
283.5 |
358.5 |
188303 |
7846 |
|
3月24日 |
5880 |
34.3 |
286.0 |
358.5 |
189504 |
7896 |
|
3月25日 |
5760 |
33.6 |
281.0 |
366.5 |
186594 |
7775 |
|
3月26日 |
5820 |
34.0 |
282.5 |
365.5 |
188567 |
7857 |
|
3月27日 |
5700 |
33.3 |
285.5 |
373.0 |
191216 |
7967 |
|
3月28日 |
5760 |
33.6 |
280.5 |
363.0 |
181172 |
7549 |
|
3月29日 |
5676 |
33.1 |
286.5 |
356.5 |
179274 |
7470 |
|
平均 |
5702 |
33.3 |
282.2 |
365.9 |
184635 |
7693 |
表1與表2是兩個(gè)不同時(shí)段卻具有相同熟料產(chǎn)量、相同燒煤量、相同C1出口（SP入口）溫度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，表1篦冷機(jī)沒(méi)有使用循環(huán)風(fēng)，表2篦冷機(jī)使用了循環(huán)風(fēng)。從表1與表2看出篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，AQC入口溫度平均提高365.9℃-308.7℃=57.2℃，發(fā)電功率平均提高823kW，技術(shù)效果明顯。
3.2鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、阻力、電流變化
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，由于鼓風(fēng)溫度提高了50～70℃，因此風(fēng)機(jī)特性發(fā)生改變，鼓風(fēng)量減少，為保持熟料冷卻效果不變，要求在操作上適當(dāng)增大篦下鼓風(fēng)壓力控制，相應(yīng)要求鼓風(fēng)機(jī)適當(dāng)增大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增大鼓風(fēng)機(jī)軸功率控制。下表3是篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前后，篦下風(fēng)機(jī)控制參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)的變化情況。
表3. 篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前后各控制、調(diào)節(jié)參數(shù)的變化????
|
階 段 |
參數(shù)內(nèi)容 |
單位 |
二段篦床下鼓風(fēng)機(jī) |
三段篦床下鼓風(fēng)機(jī) | |||||
|
57.18 |
57.19 |
57.20 |
57.21 |
57.22 |
57.23 |
57.24 | |||
|
無(wú) 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
篦下控制壓力 |
Pa |
6600 |
5500 |
6200 |
5500 |
4500 |
3500 |
3300 | |
|
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
|
風(fēng)門(mén)開(kāi)度 |
% |
67 |
66 |
66 |
66 |
67 |
66 |
66 | |
|
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
96 |
153 |
69 |
169 |
168 |
87 |
113 | |
|
有 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
20 |
20 |
|
篦下控制壓力 |
Pa |
6900 |
6000 |
6500 |
5800 |
5800 |
4000 |
3700 | |
|
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
|
風(fēng)門(mén)開(kāi)度 |
% |
77 |
75 |
77 |
75 |
75 |
75 |
76 | |
|
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
105 |
168 |
81 |
190 |
185 |
105 |
127 | |
3.3熟料冷卻效果
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，出中段篦床的熟料溫度略有升高，但由于在操作上增大了三段篦床的冷卻風(fēng)量，因此出冷卻機(jī)熟料溫度變化并不是很大，這也可從熟料破碎撥氣管表面溫度來(lái)判斷，手摸撥氣管表面溫度稍有升高，說(shuō)明出冷卻機(jī)熟料溫度變化并不是很大。
3.4入窯二次風(fēng)、入爐三次風(fēng)及熟料產(chǎn)量
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，入窯二次風(fēng)、入爐三次風(fēng)溫略微有些升高，但變化并不明顯。篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，熟料產(chǎn)量與篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前基本相同，沒(méi)有變化，說(shuō)明篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，對(duì)熟料生產(chǎn)沒(méi)有影響。
4.效益分析
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，2#窯余熱發(fā)電能力提高823kW，噸熟料發(fā)電量平均提高：823kW/237.5t/h=3.47kWh/t，因使用循環(huán)風(fēng)后鼓風(fēng)電耗增加0.68kWh/t，噸熟料凈增發(fā)電量為：3.47kWh/t-0.68kWh/t=2.79kWh/t。若水泥窯以年生產(chǎn)水泥熟料5700t/d×320d=1824000t計(jì)，全年可產(chǎn)生508萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)效益，而項(xiàng)目改造投資僅用20.9萬(wàn)元，投資回報(bào)率相當(dāng)可觀。
5.熱點(diǎn)問(wèn)題探討
由于我公司篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時(shí)間較短，數(shù)據(jù)和資料積累十分有限，因此還不能肯定循環(huán)風(fēng)技術(shù)完全成熟，諸如循環(huán)風(fēng)對(duì)篦冷機(jī)篦板壽命的影響，循環(huán)風(fēng)對(duì)篦床傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，循環(huán)風(fēng)對(duì)熟料強(qiáng)度的影響，循環(huán)風(fēng)對(duì)熟料冷卻電耗影響，電收塵效率對(duì)循環(huán)風(fēng)管道的影響等尚需在長(zhǎng)時(shí)期觀察和不斷地完善后才能得出客觀正確的結(jié)論。但是根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為循環(huán)風(fēng)對(duì)篦冷機(jī)的影響十分有限，有些影響在采取相應(yīng)措施后是可以克服的。
首先，關(guān)于篦板壽命，我們認(rèn)為影響不大，一是篦板材料耐溫較高，二是循環(huán)風(fēng)溫度并不高，三是篦板所接觸的物料溫度較低，因此循環(huán)風(fēng)對(duì)篦冷機(jī)篦板壽命影響不大；
第二、關(guān)于篦床傳動(dòng)，我們認(rèn)為循環(huán)風(fēng)對(duì)篦床傳動(dòng)系統(tǒng)是有影響的，但這種影響在調(diào)整潤(rùn)滑油牌號(hào)后，即由現(xiàn)有的鋰基質(zhì)調(diào)整為耐高溫抗乳化的二硫化鉬潤(rùn)滑油完全能夠克服，因此這一問(wèn)題并不是主要問(wèn)題；
第三，關(guān)于熟料強(qiáng)度，我們都知道篦冷機(jī)高溫段熟料冷卻對(duì)熟料強(qiáng)度影響較大，而中溫段和低溫段熟料冷卻則影響較小或沒(méi)有影響，而循環(huán)風(fēng)主要影響的是篦冷機(jī)中溫段和低溫段，因此我們說(shuō)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)對(duì)熟料質(zhì)量影響十分有限，這種影響可從物理檢驗(yàn)：熟料R3＞30MPa，R28＞60MPa熟料質(zhì)量未降低得到證明。
第四、關(guān)于循環(huán)風(fēng)管道積灰問(wèn)題，該問(wèn)題提出主要基于以下情況，一是點(diǎn)火時(shí)初期電收塵器一般不送電；二是電收塵器故障送不上電；第一種情況濃度大但時(shí)間短，可通過(guò)關(guān)團(tuán)循環(huán)風(fēng)來(lái)解決，第二種情況濃度不大但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可通過(guò)人工定期吹掃的辦法加以克服。因此這一問(wèn)題并不是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。
6.結(jié)論
篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司的一項(xiàng)專利技術(shù)。通過(guò)在山水集團(tuán)安丘水泥公司2#水泥窯的篦冷機(jī)上應(yīng)用，取得凈增噸熟料發(fā)電量2.79kWh/t、投資回報(bào)率2430%的顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，盡管應(yīng)用時(shí)間比較短，一些優(yōu)勢(shì)和問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究，但是從目前運(yùn)行情況來(lái)看，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是成熟的、可靠的，并且隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)將為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出的貢獻(xiàn)。
