窑尾锅炉蒸汽温度提升方案

发布时间:2018-10-09 20:59        

水泥窑余热锅炉是回收水泥余热高温烟气中热能的装置,根据烟气来源不同,分为窑头锅炉及窑尾锅炉,窑头锅炉烟气主要来自篦冷机的高温烟气,窑尾锅炉烟气主要来预热器,在早期的部分余热锅炉中,窑尾锅炉未设置独立过热器或微过热,将窑尾锅炉及窑头锅炉蒸汽送至ASH过热器过热后引入汽轮机发电,而这样的结构有利有有弊,本文主要探讨窑尾锅炉无过热器时出现的问题及解决方案。

一、研究背景

某水泥厂3500t/d水泥生产线配套余热锅炉,窑尾锅炉未设置独立过热器,而是设置了公共过热器ASH,将窑尾锅炉饱和蒸汽与窑头锅炉蒸汽一并引入公共过热器ASH过热后送入汽轮机发电,在后续运行过程中,当公共过热器ASH出现故障停运时,窑尾无法独立产生过热蒸汽,产生的蒸汽无法进入汽轮机,造成能源浪费,同时影响水泥生产线稳定性,且该项目还存在运行过程中锅筒水位波动较大,水位控制难的问题。

二、余热锅炉原设计概况及运行过程中存在问题

锅炉主要配置双压窑头锅炉AQC、双压窑尾锅炉SP、公共过热器ASH,窑头锅炉中压段微过热,蒸汽温度250℃、窑尾锅炉中压段出口蒸汽为饱和蒸汽,窑头250℃过热蒸汽与窑尾饱和蒸汽一并引入公共过热器ASH过热至380℃后送至汽轮机发电,低压段170℃蒸汽作为低压缸补汽用,提升锅炉发电量,锅炉主要设计参数如下:

锅炉投运后各项指标基本达到设计参数,但存在两个问题,问题一,由于窑尾无独立过热器,当公共过热器ASH出现故障时,窑尾锅炉无法独立运行,影响窑线系统的稳定运行;问题二,锅筒水位波动较大,水位难以控制,影响锅炉稳定运行。

三、问题分析及解决

针对问题一,解决该问题的有效途径是于窑尾锅炉增加过热器,将蒸汽温度提升至满足汽轮机安全运行温度,提高能源利用率,同时保证水泥生产线的稳定运行。

针对问题二,经查阅原设备图纸发现,窑尾锅炉为立式布置,锅筒位于钢柱顶部,余热烟气上进下出,由于没有布置过热器,从上至下,中压段依次布置6组蒸发器,一组中压省煤器,第1、2组蒸发器为3管圈,第3~6组蒸发器为双管圈,锅筒标高约为38.6m,蒸发器1入口集箱标高约为34.6m,与锅筒之间的高差约为4m,汽水连接管采用集中下降管、集中上升方式连接成循环回路,结合运行过程中出现的水位波动现象,初步判断为水循环问题,经过水循环计算,蒸发器1循环倍率较低,低于合理区间,因此判定为水循环问题,主要原因是锅筒与蒸发器1之间高差不足,重位压差无法克服阻力,造成水动力不足,解决的方法是降低阻力或增加重位压差,由于管束的结构及改造成本限制,采用增加重位压差的方法更可取,提高重位压差可从两个方面着手,一是提高锅筒,二是降低蒸发器。

结合以上两个问题,为降低业主改造成本,解决方案是将蒸发器1更改为过热器,将锅筒产生的饱和蒸汽引至过热器加热至约300℃后引至ASH公共过热器,同时设置蒸汽旁通管路,从而解决当ASH出现故障时造成的水泥窑线不能稳定运行的问题,同时还增加了蒸发器与锅筒之间的高差,解决了水动力不足的问题。

在进行汽水循环倍率核算时发现,改造后,原蒸发器2的循环倍率在合理区间,而蒸发器3的循环倍率低于控制值,原因在于蒸发器2采用3绕管束,蒸发器3采用2绕管束,蒸发器3的单管沿程阻力过大,从而造成汽水循环动力不足,因此将蒸发器3由2绕管束更换3绕管束,以减少沿程阻力并增加管束流通截面,从而提升汽水循环倍率,满足锅炉安全运行,改造前后简图如下图所示。

改造前

改造后

四、结束语

水泥余热锅炉作为水泥生产线的配套设备,是通过利用烟气余热进行发电,降低烟气排放温度,达到节省能源、保护环境、提升企业经济效益的目的,在整个余热发电系统中,余热锅炉的稳定性相对较弱,因此在进行系统设计时,应把余热锅炉系统的稳定性及安全性放在第一位,只有余热锅炉系统稳定安全运行时,其它相关系统才能稳定运行,因此出于系统稳定性考虑,窑尾锅炉应有设置独立过热器。

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