纯低温余热发电系统的工艺设计和调试

1、纯低温余热发电系统的工艺设计和调试 水泥生产是高能耗产业，能源费用支出在其生产成本中占有很大比重，目前采用的新型干法水泥生产技术的热利用率接近60，水泥生产的同时，还会有大量300400含尘烟气直接排放大气，这是对能源的一种浪费，余热发电项目的实施可有效的提高能源利用效率，节约资源。    成都建筑材料工业设计研究院以总承包经营模式在昆钢嘉华保山3 000td熟料生产线上配置了45MW纯低温余热发电系统，该系统投入运行后对环境不会产生附加污染，而且可以部分缓解水泥生产高电耗这一突出问题，为企业和社会创造显著的经济效益，为我们赖以生存的环境起到一定保护作用，属于节能

2、降耗工程。该余热电站于2008年4月13日已顺利通过72h达标考核，各项指标均达到设计值。    本文就该工程的设计特点和调试过程中遇到的问题作一介绍。1 工艺设计11工艺流程余热发电系统在设计时，始终以不增加水泥生产系统热耗为前提，以“安全可靠，节能降耗”为原则，尽最大限度利用废气余热发电。针对本工程的水泥生产系统低能耗(吨熟料能耗3 178kJkg)、高海拔(1 600m)等特点，从技术方案的比较、热力系统的确定、主机设备的选型、系统投资及维护等方面综合考虑，最终确定本工程采用热效率高、系统简单的单压系统。该系统工艺流程见图1。图1  &#

3、160; 余热电站工艺流程图 12余热电站主机设备余热电站主机设备见表l。表1  余热电站主机设备序号主机名称性能参数1AQC锅炉(单压)进口废气量：ll7 500Nm3h进口废气温度：350出口废气温度：100额定蒸发量：9.5th额定蒸汽压力：1.35MPa额定蒸汽温度：3402SP锅炉进口废气量：216 250Nm3h进口废气温度：320出口废气温度：220额定蒸发量：l3.8t/h额定蒸汽压力：1.35MPa额定蒸汽温度：3103凝汽式汽轮机额定功率：4 500kW平均发电功率：4 000kW进汽参数：1.25MPa3104发电机额定功率：4 500kW额定电压：1

4、0.5kV 13余热发电系统设计特点目前水泥生产所配置的余热发电热力系统有单压、双压、闪蒸三种，与双压、闪蒸系统相比较，单压系统具有热效率高、系统简单及投资较少等特点。昆钢嘉华保山4.5MW纯低温余热发电系统除具有单压系统自身特点外，在系统中还有以下设计特点：    (1)采用性能可靠的多级U型水封    凝汽器运行时需保持一定的真空度，为了使做功后的乏汽在凝汽器内得以很好冷却，则必须保持此真空度在相对稳定数值，这就要求凝汽器及其与之连接的管道、阀门均有较好的严密性，因此在凝结水系统中设置一个多级U型水封，对于系统的严密性提

5、供有力保障。此水封与以往的单级U型水封比较，具有体积小，易调节，可靠性高的特点，从投入运行情况来看，使用效果良好。    (2)真空系统采用射水抽汽系统    凝汽器属于表面式换热设备，工作时需保持一定的真空度，这就要求从系统的设计时考虑一个抽真空装置。本着尽最大限度利用废气余热发电这一原则,所有的蒸汽均送往汽轮机做功，系统中形成真空的介质不选用蒸汽而是选用水。与射汽抽汽系统比较，该系统具有安全性能高、系统简单、经济性好的特点。    (3)调节灵活的补水系统    在电站汽

6、水系统中，由于存在排污和排汽、疏水等汽水损失，所以整个系统要不断补充一定量的软化水来维持系统的汽水平衡。本设计中补充水被分别送至除氧器、热井、补水箱，而且这三部分水也可以相互补充，调节方便灵活，保证了锅炉的给水系统稳定。在实际操作中，其优势显而易见，已经取得业主的好评。    (4)采用真空除氧    在锅炉给水系统中，由于从处于真空下工作的设备和管道附件不严密处漏入空气，另外化学补充水中也有少量空气溶解，溶于水中的氧，不仅对钢铁构成的热力没备和管道会产生强烈的腐蚀，而且所有不凝结气体在换热设备中均会使热阻增加传热效果恶化，因此，锅炉

7、给水氧含量应严格控制。真空除氧是控制水温度在2540之间，压力在稍低于大气压的情况下，根据道尔顿气体分压原理，使溶于水中的氧及不凝气体从水中解析出来而达到气体分离。由于系统采用真空除氧，降低了锅炉给水温度，从而降低了锅炉的排汽温度，提高了锅炉效率；除氧过程中不消耗蒸汽，工作温度低，适应性好，低位布置等优点，在本工程中取得了较好的效果。2 调试中存在的主要问题及解决措施21汽轮机排汽室温度高    在汽轮机达到额定转速后，由于需做部分动态试验，要求汽轮机短时空载，空载时出现了排汽室温度高于80的情况。这是由于汽轮机在空载或低负荷(<15)时，蒸汽流量很小，不足

8、以带走低压缸的鼓风摩擦产生的热量，引起排汽室温度过高。此种情况会产生以下危害：    (1)汽轮机后缸转子叶片和缸体均会受热而迅速膨胀，是二者之间的间隙缩小直至为零，在3 000rmin这样高速旋转的叶片就会和定子部分碰撞，发生打断叶片的恶性事故。(2)排汽温度过高时(正常运行时排汽温度为36左右)，较高温度的蒸汽流入凝汽器汽侧，会使换热管束的胀接处松动或完全脱开，导致冷却水泄漏至凝结水系统而污染水质，造成事故停机。解决措施：从化学水上引一路冷却水，现场制作一个喷管装入汽轮机的排汽接管处，这样就可根据排汽室的温度高低随时进行调整。22达额定转速后继续升速 

9、;   按照汽轮机厂家的升速曲线升速过程中，汽轮机转速在达到3 000rmin时不能稳定且有继续上升的趋势。由于汽轮机的转速、功率和油压是通过505数字式调节器调节的，而该汽轮机的调节系统又完全是以油压来传递信号并作为动力使油动机动作，开、闭调节汽门和主汽门。若机组超速达l09112时，有可能出现超速飞车并危及人身安全，必须作为事故停机。    处理措施：在检查调节、保护系统的油压后，发现转速在达到2 850rmin时，主油泵进口油压接近为零，判断是由于系统中放油阀未能正常工作引起的。在放油阀内部有一滑块，而两端分别与高压电动油泵、主油泵进口连

10、接，当高压电动油泵切换到主油泵状态时，内部滑块由于主油泵进口油压接近为零而不滑动，导致放油阀不能按要求正常工作，调速油压明显增高，针对此种情况，在接主油泵进口侧加一弹簧，使其压力低时利用弹簧的压缩力推动滑块滑动，从而完成自动调节油压的过程，使主油泵工作时进口压力达到与设计值相吻合的0.12MPa。经过上述处理，机组再次升速时，转速达到额定转速3 000rmin后迅速平稳。3 调试及试运行时需注意的事项    余热发电系统的调试对水泥厂操作人员来说是一个新的课题，调试时要注意以下问题。    (1)对于锅炉和汽机的参数变化，应能迅速做出正确判断并加以调整，调整阀门开度时幅度要小，平稳、缓慢操作，以免引起丁况剧烈波动。&