余热发电运行中的几个电气问题

2010.No.82005 年 8 月 26 日 ，煤山众盛建材有限公司及小浦众盛水泥有限公司 “63”MW 兆瓦水泥窑纯低温余热发电项目投产 ， 这是国内首条纯国产装备的 6MW水泥纯低温窑余热发电项目 ，在运行中没有过多可借鉴的实际经验 。 我们在实际生产中经过摸索 ，陆续解决了不少问题 ，保证了生产的运行 。1 阀门的控制问题投产后发现 ，由于设计保守 ，产汽量有较大富余 ，不得不调节旁通阀来控制烟气进入锅炉的流量 ，以控制锅炉的产汽量 ，使发电量在一个安全范围 。 经过几个月的调试与磨合 ， 电站与水泥线中控达成共识 ，余热发电系统只完全控制窑头冷风阀 ，其他均电话通知窑操 ，由窑操根据水泥线控制参数来进行操作 。 这样既不影响水泥线的正常生产又使得电站能安全运行 。2 高温风机的频繁跳闸问题2005 年 10 月份 ，高温风机开始频繁跳闸 。 每次跳闸后都能开启 ，正常运行 ，但每隔 56h 过流一次 。对水泥线高温风机电流趋势观察发现 ， 每隔 12h 就有一个小的电流尖峰 ，其他时候电流平稳 ，但跳闸前的电流过流时间稍长 。 结合这个现象 ，我们判断可能是粉尘料在某个地方堆积 ， 在一定时候突然剥落 ，大量粉尘料进入风中 ，造成高温风机过流 。我们首先改进窑尾锅炉振打装置的控制方法 ，从下而上分层间隔启动振打装置 ，来避免塌料 。改进后 ，间隔 12h 的尖峰电流消失了 。 又对余热发电烟气管道施工图 （见图 1）进行分析 ，判断大股堆积料应该在窑尾旁通阀到锅炉进口阀这一段 ，当粉尘堆积过多时旁通阀 （蝶阀 ）已不能严密关闭 ，小股堆积的粉尘料开始由蝶阀缝隙直接进入高温风机 ，并进一步引起蝶阀的开启 ， 当全部的堆积料在短时间内通过高温风机时 ，就引起过流跳闸 ，在水泥生产线中控室风机电流趋势上反映的就是一个大的尖峰 。这两种情况与小股塌料和大股塌料相对应 。问题找到后 ，针对性地采取了措施 。规定 ：水泥线中控间隔 4h 开旁通阀 1 次 ，防止过多的粉尘堆积 。自从间隔开启旁通阀后 ， 高温风机就没有因此跳闸 ，电流一直很平稳 。设计院也根据这个情况改进了后续项目的设计方案 。图 1 窑尾锅炉积料示意3 凝结水泵和给水泵的变频控制1）开始阶段 ，凝结水泵故障率高 ，电动机轴承经常烧坏 ，更换进口轴承后情况并未有多大改善 。 分析认为 ，可能是电动机与水泵匹配不好 ，使得轴承受力 ，磨损加剧 ，寿命变短 。 水泵厂家短时间内改进了水泵型号 ，并免费更换了两台新型号的水泵 ，问题得到了解决 。开始时因对操作不熟 ，所以余热发电中控设置每班有 3 个操作员 ，1 个巡检员 。 主要的操作是控制发电量 、锅炉水位和热井水位 。 窑头废气温度的不稳定会导致窑头锅炉产汽量波动 ，因此热井水位也需要操作员频繁操作调节 。我们首先在程序控制上增加热井水位的 PID 自动调节 ，但使用一段时间后发现阀门不受控制 ，且阀门摸上去烫手 。 其原因是由于频繁开关导致电动机热保护 ，使阀门不动作 。由于频繁的动作 ，阀门机械部分磨损严重 ，振动很大 ，严重时阀芯都振动脱落 ，紧急开旁通阀才解决问题 。 我们尝试安装了变频器 ，使用后 ，热井水位非常稳定 ，热井水位控制阀门开度 100%，而经过 PID 控制参数的微调 ，控制精余热发电运行中的几个电气问题陈祥昱 ，周春强 ，应丽军（湖州白砚南方水泥有限公司 ，浙江 长兴 313118）中图分类号 ：TQ172.622.22 文献标识码 ：B 文章编号 ：10029877（2010）08-0061-0261- -2010.No.8度 在 9mm 以内 ，大大超出我们的预料 。不但热井水位稳定 ，而且节约了用电 （长期运行于 3045Hz），延长了设备的使用寿命 。2）又将锅炉上水的控制进行变频改造 ，即将阀门控制改成给水泵变频控制 ，这样锅炉长期在零水位运行 ，效果很好 。 通过变频改造 ，不仅提高了设备效率 ，还大幅度降低了操作人员的劳动强度 ，从原本需要 3个监控人员逐渐减少到现在的 1 个 。从表 1 看出 ， 凝结水泵平均节电率是 43.3%，锅炉给水泵平均是 29.4%。表 1 余热发电变频节电统计注 ：粗略节电率 =（1-1000P 耗P 额 H）100%在变频水位控制中需要注意以下几点 ：启动汽轮机时 ，需要开再循环阀门 ，如工况不稳定 ，热井水位最好手动控制 ， 当负荷稳定时就可以投自动控制了 ；变频控制下限不可过低 ，以免水泵出力太低 ，打不出水 ；PID 参数中的微分量不可太小 ，以免引起电动机加速过流和 PID 调节振荡 ；给水泵频率给定应该使两锅炉上水压力一致 。4 Woodward 505 调速器的使用Woodward 505/505E 控制器是专为蒸汽轮机控制而设计的 ，采用现场可编程形式 ，通过控制器的编程菜单 ，工程师可以根据发电机应用或驱动机械负荷应用的要求 ，有针对性地配置参数 。它可独立运行 ，也可以与 DCS 系统结合使用 。 根据我厂特点 ，在和利时SmartPro 3.1.3 DCS 系统中组态了启动条件 、 故障复位等 ，在 505 上组态了远程自动启动 、远程转速给定（给定调门开度 ）和远程负荷给定 （自动负荷控制 ）等系统功能 。在建厂初期没有组态负荷自动控制 ，由于锅炉产汽量过多 ，很多时候负荷升得太快 ，稍不注意发电量就超过 7300kW，这对于 6000kW 的发电机来讲是很危险的 。 后来我们组态了负荷的自动控制功能 ，中控给定一个发电量控制值 ， 由 DCS 给 505 一个模拟量信号 ，505 根据给定信号经 PID 控制 ， 自动控制调门开度 ，将发电量稳定在给定值 ，有效地防止了过去由于操作员的疏忽而导致发电量过高的故障隐患 。在使用负荷控制调节调门时 ，汽轮机调速装置内的轴承会磨损 ，有时会卡涩 ，在中控反映就是调速时滞后太大 。 因此一般 6 个月需要更换一次轴承 。5 粉尘输送系统的改进在建厂初期沉降器收下的熟料粉尘是经过螺旋输送机输送到水泥线的电除尘器输送系统中 ，由于熟料粉尘温度高 ，输送距离长 （21m 左右 ），原设计的螺旋输送机仅使用 3 个月就因变形 、输送轴偏心严重而彻底损坏 。 更换成拉链输送机后情况好转 ，但因是连续运行 ，链条使用寿命也仅一年多 。因此采用料位自动控制 ，当熟料粉尘在沉降器锥斗堆积到一定高度时 ，料位计 （AMETEK）动作 ，信号输入 DCS，DCS 启动拉链机 ，然后启动分格轮下料 ，为了防止粉尘出料过多 ， 分格轮安装变频器以 10Hz 速度运行下料 ，运行一定时间后停分格轮 ，延时停拉链机 。 拉链机平均每天运行时间为 6.8h，有效地减缓了拉链机的磨损 。 同时又在 DCS 程序中增加了时间控制 ，如果规定时间内料位计没有动作 ，则自动启动一次下料程序 。通过改变拉链机控制方式 ，链条寿命现在已延长到 3 年左右 ， 每年为公司节约生产成本 7 万元左右 ；而且平均每天节约用电 180kWh 左右 （拉链机电动机额定功率 11kW）。6 结束语由于建厂时的技术及装备水平不高 ，汽轮机汽耗率偏大 （约 6.4），装机规模仅为 6MW，汽轮机的额定进汽量也小于锅炉产汽量 （过多的蒸汽只能对空排掉或通过废气旁通减少锅炉蒸发量 ）， 因此造成热量没有被充分利用 。 鉴于此 ，在原 6MW 汽轮发电机房的南侧新建一座 9MW 汽轮发电机房 （建设期间 6MW汽轮机照常工作 ）， 仍利用原 6MW 机组主厂房的高低压配电室及中控室 ；9MW 汽轮发电机安装完毕后 ，用拆下的 6MW 机组替代原 3MW 机组 ， 实现增容改造 。 目前 ，改造已完成 ，发电量