高溫?zé)煔忾y門應(yīng)用在水泥余熱發(fā)電

                          高溫?zé)煔忾y門應(yīng)用在水泥余熱發(fā)電

                            上海申弘閥門有限公司

之前介紹大口徑超高溫蝶閥優(yōu)異結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在介紹高溫?zé)煔忾y門應(yīng)用在水泥余熱發(fā)電根據(jù)國(guó)家發(fā)改委要求，新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電。有關(guān)調(diào)查研究顯示，全國(guó)預(yù)計(jì)約有近700條生產(chǎn)線上配備了余熱發(fā)電項(xiàng)目，超過總新型干法水泥生產(chǎn)線數(shù)量的50%。水泥余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和推廣也已經(jīng)成為水泥行業(yè)落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策的重要著力。隨著運(yùn)行時(shí)間的推進(jìn)，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)也暴露出一些問題。經(jīng)過幾年時(shí)間的運(yùn)行，一部分余熱發(fā)電機(jī)組已經(jīng)開始出現(xiàn)了運(yùn)行故障、發(fā)電效率降低等問題，面臨大批量的項(xiàng)目維修、技術(shù)改進(jìn)工作。

高溫?zé)煔忾y門應(yīng)用在水泥余熱發(fā)電高溫?zé)煔忾y門作為連接熟料線與余熱發(fā)電的紐帶，關(guān)系到熟料線與余熱發(fā)電的正常運(yùn)行，同樣也出現(xiàn)了不少問題。下面小編將針對(duì)運(yùn)行中高溫?zé)煔忾y門出現(xiàn)的問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析探討，相信有助于今后新建余熱發(fā)電在設(shè)計(jì)和設(shè)備采購中加以借鑒和注意。

分析高溫?zé)煔忾y門影響水泥余熱發(fā)電的四個(gè)因素

分析高溫?zé)煔忾y門影響水泥余熱發(fā)電的四個(gè)因素

1、AQC鍋爐進(jìn)口閥門閥板嚴(yán)重磨損

AQC鍋爐進(jìn)口閥門閥板出現(xiàn)嚴(yán)重磨損后，往AQC鍋爐煙氣量增大，引起蒸發(fā)量增加，影響鍋爐的正常運(yùn)行，篦輪機(jī)出風(fēng)口搶風(fēng)，影響水泥線二次風(fēng)、三次風(fēng)調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響了熟料線的正常生產(chǎn)。由于生產(chǎn)線出現(xiàn)不正常的情況，導(dǎo)致入沉降室溫度超過600℃以上，有時(shí)甚至超過800℃以上，且要把沉降室溫度降下來基本上要2個(gè)小時(shí)左右，嚴(yán)重會(huì)造成沉降室管道的耐火混凝土燒脫，鍋爐進(jìn)口溫度過高，容易引起鍋爐燒壞隱患。

AQC鍋爐進(jìn)口閥門一般設(shè)置在篦冷機(jī)中部靠前，此地方溫度不正常的時(shí)候都超過600℃，甚至超過800℃。水泥窯運(yùn)行經(jīng)常要根據(jù)三次風(fēng)溫度或熟料產(chǎn)量，來調(diào)節(jié)燃煤、調(diào)整篦床的走料厚度，在操作過程中極易出現(xiàn)料層太薄、使料層阻力變小、冷卻風(fēng)量增加、出現(xiàn)飛砂現(xiàn)象，由于飛砂都是熟料顆粒和粉塵，顆粒的具有溫度高、硬度高，煙氣直接沖刷在閥門閥板上，同時(shí)碳鋼閥板或不銹鋼閥板，在高溫情況下，其機(jī)械強(qiáng)度下降一半以上，(426℃是碳鋼閥板的機(jī)械強(qiáng)度和其它機(jī)械性能下降一半)，閥板出現(xiàn)變形磨損。

目前AQC鍋爐進(jìn)口閥門一般均為電動(dòng)百葉閥，各個(gè)設(shè)計(jì)單位所提的參數(shù)各有不同。通常設(shè)計(jì)其一取風(fēng)口溫度600℃，閥體材質(zhì)20G內(nèi)部采用硅酸鈣板和澆注料做內(nèi)保溫，閥板材質(zhì)1Cr18Ni9Ti，當(dāng)溫度高于650℃，閥板材質(zhì)采用0Cr25Ni20，雙面采用焊2Cr13龜夾網(wǎng)加耐高溫耐磨澆注料;其二，取風(fēng)口溫度450℃，短時(shí)高650℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)1Cr18Ni9Ti;其三，取風(fēng)口溫度450℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)16Mn。*種做法我們?cè)谀硹l余熱發(fā)電上使用了三年多時(shí)間，到目前還沒有出現(xiàn)磨損，使用壽命比較長(zhǎng)。為了保證澆注料與龜甲網(wǎng)結(jié)合，制作時(shí)在澆注時(shí)在龜甲網(wǎng)上經(jīng)過處理，達(dá)到吸收兩種材料不同膨脹系數(shù)所產(chǎn)生的應(yīng)力。第二種做法據(jù)了解某閥門廠配套在安徽某條線上使用不到半年閥板和閥軸就磨損完了。篦冷機(jī)到沉降室管道閥前有120mm到150mm的內(nèi)保溫，閥后有25mm的龜甲網(wǎng)襯澆注料，此時(shí)閥體不襯澆注料，煙氣經(jīng)過閥體凹面，會(huì)產(chǎn)生，產(chǎn)生更大的磨損。第三種做法一般是在取氣口溫度比較低的情況下采用該材料配置，不會(huì)因?yàn)楦邷亻y板變形降低機(jī)械性能，但也因煙氣含有的熟料顆粒，不到一年也就出現(xiàn)較大的磨損。除了采用*種做法以外百分之八十的線都出現(xiàn)過閥板嚴(yán)重磨損的問題。

2、沉降室摻冷風(fēng)閥開啟時(shí)間和泄漏

電站運(yùn)行時(shí)，由于水泥窯出熟料量有一定的波動(dòng)量，導(dǎo)致窯頭AQC爐進(jìn)口廢氣溫度波動(dòng)很大，產(chǎn)生的蒸汽壓力、溫度變化也很大，造成汽輪機(jī)汽缸膨脹不均勻，會(huì)引起汽機(jī)振動(dòng)，特別在三次風(fēng)管塌料時(shí)冷卻機(jī)風(fēng)溫急升時(shí)，采用窯頭冷風(fēng)閥進(jìn)行摻冷風(fēng)，降低廢氣溫度，能起到明顯降低AQC蒸汽溫度的效果，從而穩(wěn)定了汽機(jī)汽缸膨脹量在允許范圍內(nèi)，不會(huì)引起汽機(jī)振動(dòng)。在調(diào)節(jié)AQC入口閥門開度的同時(shí)，摻冷風(fēng)閥也是降低進(jìn)AQC鍋爐煙氣溫度的一個(gè)有效途徑，因此該閥的開啟時(shí)間長(zhǎng)短就顯得特別重要，可選型時(shí)往往忽視了閥門的全行程的時(shí)間，如果沉降室溫度超過設(shè)計(jì)范圍時(shí)閥板開啟時(shí)間長(zhǎng)，不能迅速的往沉降室加冷風(fēng)降低煙氣溫度，給鍋爐造成隱患。同時(shí)閥門的嚴(yán)密性也會(huì)影響煙氣的溫度。如果閥板的間隙大，沉降室壓力與外界常溫空氣壓力不一致,就必然存在漏風(fēng)。一種是熱煙氣漏出系統(tǒng)，一種是常溫空氣順著間隙進(jìn)入。這兩種漏風(fēng)都會(huì)降低余熱回收效率,由于沉降室煙溫度遠(yuǎn)高于常溫空氣溫度,所以常溫空氣通過閥板間隙進(jìn)入，降低煙氣溫度。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該著重考慮電動(dòng)執(zhí)行器的功率和轉(zhuǎn)速，縮短閥門的全行程時(shí)間，以及閥門密封性能。

3、窯頭旁路閥門磨損泄漏

窯頭旁路閥往往沒有受到足夠重視，它是造成窯頭鍋爐出力不足的一個(gè)重要因素。運(yùn)行中旁路風(fēng)門開度太小，造成鍋爐煙氣溫度降低;同樣蓖冷機(jī)旁路風(fēng)門開度大，會(huì)造成窯頭鍋爐的風(fēng)量小，可見此閥的重要性。

篦冷機(jī)余風(fēng)風(fēng)量變化大，篦冷機(jī)的余風(fēng)量隨進(jìn)入篦冷機(jī)內(nèi)熟料量的增加而增大，尤其是當(dāng)窯內(nèi)出現(xiàn)結(jié)圈、窯中生料大量堆積的惡劣工況時(shí)，一旦窯圈崩塌使窯內(nèi)黃料在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)人篦冷機(jī)，導(dǎo)致余風(fēng)量增大到正常佘風(fēng)量的1.5倍;溫度變化大，正常情況下，出篦冷機(jī)余風(fēng)溫度約為200～250℃左右，隨著篦冷機(jī)內(nèi)熟料量的增加余風(fēng)溫度相應(yīng)增高，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風(fēng)溫度就可能會(huì)高達(dá)400℃以上;含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機(jī)佘風(fēng)含塵濃度為2～30g/Nm。左右，含塵濃度隨篦冷機(jī)內(nèi)細(xì)粉料的多少作相應(yīng)的波動(dòng)，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風(fēng)含塵濃度可能會(huì)增加到50g/Nm。以上。

由于篦冷機(jī)余風(fēng)的特點(diǎn)決定窯頭旁路閥要做頻繁的調(diào)節(jié)，因此必須保證該閥門調(diào)節(jié)的可靠性。由于篦冷機(jī)余風(fēng)具有溫度變化大含塵濃度高，閥板容易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。閥門處于不是全開與全關(guān)狀態(tài)，對(duì)閥板磨損比較厲害，而且具有一定的腐蝕性，閥板受到?jīng)_刷產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，泄漏率增大，發(fā)現(xiàn)幾條線出現(xiàn)閥板脫落，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重。因此我們建議把閥板做防磨處理，閥板雙面焊龜甲網(wǎng)襯耐磨澆注料，確保閥門的正常運(yùn)行。
方案一，煙氣由機(jī)尾處的高溫風(fēng)箱引至余熱鍋爐，在燒結(jié)機(jī)主抽大煙道后部余熱回收段前設(shè)置一高溫閥門（余熱鍋爐運(yùn)行時(shí)該閥門關(guān)閉），高溫?zé)煔馐紫韧ㄟ^預(yù)除塵后再由風(fēng)管送至余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換，熱交換后的煙氣通過風(fēng)管送回大煙道再至電除塵器入口處，經(jīng)電除塵器、主抽風(fēng)機(jī)后至煙囪排入大氣。

方案二，燒結(jié)機(jī)尾高溫?zé)煔馊★L(fēng)方式和方案一類似，但煙氣通過余熱鍋爐進(jìn)行熱交換后，熱交換后的煙氣通過除塵器再由引風(fēng)機(jī)送至煙囪排入大氣。

上述兩種方案各有利弊，方案一不但需要根據(jù)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行工況的變化控制進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣量，而且對(duì)經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入到主抽電除塵器入口煙道母管上余熱鍋爐排出的煙氣壓力、流量均有較嚴(yán)格的要求，以保證燒結(jié)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。由此，該方案對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)和余熱鍋爐系統(tǒng)的控制要求很高；方案二使燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)與余熱鍋爐控制系統(tǒng)各自獨(dú)立，互不干擾，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定、安全可靠。但該方案由于余熱鍋爐排出煙氣不回?zé)Y(jié)大煙道，故使主抽除塵器入口煙道的溫度較方案一低，容易導(dǎo)致煙氣對(duì)燒結(jié)設(shè)備的結(jié)露腐蝕。

針對(duì)燒結(jié)煙氣及燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱的特性，結(jié)合以上兩種方案的權(quán)衡比較，我們開發(fā)了燒結(jié)機(jī)尾煙氣與冷卻廢氣余熱聯(lián)合回收發(fā)電系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的特點(diǎn)：

上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥、在燒結(jié)機(jī)和燒結(jié)礦冷卻機(jī)生產(chǎn)線上，分別配置一臺(tái)燒結(jié)余熱鍋爐和冷卻余熱鍋爐，聯(lián)合回收燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)廢氣顯熱；燒結(jié)機(jī)尾部大煙道煙氣高溫段前設(shè)置一高溫插板閥，高溫?zé)煔饨?jīng)過燒結(jié)余熱鍋爐充分換熱后，控制煙氣出口溫度170-190℃，由引風(fēng)機(jī)送回大煙道前段，與低溫?zé)煔饣旌希ＷC煙氣溫度在酸露點(diǎn)溫度以上（130℃），經(jīng)凈化處理后排到大氣中；

煙氣由冷卻機(jī)高中溫段引出，高溫和低溫廢氣管道合并一路進(jìn)入冷卻余熱鍋爐，熱交換后的廢氣通過余風(fēng)再循環(huán)技術(shù)送回冷卻機(jī)，循環(huán)冷卻；

冷卻余熱鍋爐采用雙壓系統(tǒng)、立式自然循環(huán)結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器及省煤器采用螺旋翅片管；冷卻余熱鍋爐下部設(shè)置公共省煤器，預(yù)熱鍋爐給水后，分別送至冷卻余熱鍋爐和燒結(jié)余熱鍋爐的省煤器。

4、SP旁路閥漏風(fēng)

鍋爐旁路閥設(shè)置在高溫風(fēng)機(jī)與預(yù)熱器之間，一般使用溫度為330℃~450℃，該煙氣使用溫度波動(dòng)較小，煙氣含塵濃度在60~120g/Nm3左右，含塵量大，粒徑小，平均粉塵粒徑1～30μm，容易積灰，造成閥門打不開或關(guān)不上的問題，因此把該閥設(shè)計(jì)為傾斜式的結(jié)構(gòu)。要求閥軸能使用不能生銹，閥體閥板在該使用溫度情況下有足夠的機(jī)械性能。該閥一般情況下該閥是在關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)SP鍋爐檢修時(shí)，才把閥門開啟，因此它的主要性能是切斷性能，關(guān)閉時(shí)的密封性能好，漏風(fēng)對(duì)發(fā)電量影響很大，據(jù)有關(guān)專家測(cè)算每多漏風(fēng)1%，發(fā)電量下降0.6%，因此必須嚴(yán)格控制，設(shè)計(jì)要求該閥漏風(fēng)率越小越好。

SP爐閥門雖然磨損小和溫度比較穩(wěn)定，但SP爐的啟停和入爐煙氣量的調(diào)節(jié)涉及到窯系統(tǒng)工況的波動(dòng)和窯尾高溫風(fēng)機(jī)電流的波動(dòng)。SP爐啟停操作和風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，原則上只要保持C1出口負(fù)壓和溫度不變，就不會(huì)影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)這一原則的重要手段是SP爐進(jìn)出口擋板、旁路擋板及窯尾高溫風(fēng)機(jī)液力偶合器三者的協(xié)調(diào)操作。因此，SP爐閥門要確保閥體閥板在該使用溫度情況下有足夠的機(jī)械性能，加大閥體和閥板的厚度，葉片之間采用密封條搭接，以降低閥門的泄漏率。

水泥生產(chǎn)和余熱利用發(fā)電是一個(gè)統(tǒng)一的生產(chǎn)整體，每個(gè)設(shè)備只是這一整體的一個(gè)細(xì)節(jié)，做到各個(gè)設(shè)備相互之間配合，保證煙氣閥門的良好質(zhì)量，保證水泥生產(chǎn)線、余熱利用系統(tǒng)全面、可靠、合理的運(yùn)行，使水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到工藝上相互配合設(shè)備投資，節(jié)約能源，發(fā)揮大的經(jīng)濟(jì)效益。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應(yīng)用