滕州中聯(lián)水泥有限公司位于山東省滕州市，現(xiàn)有1條5 000t/d熟料生產線，設計年產優(yōu)質熟料155萬t、水泥240萬t。滕州中聯(lián)9MW余熱發(fā)電項目是我公司熟料生產線的配套項目，由南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司設計、施工。發(fā)電熱力系統(tǒng)采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統(tǒng)，配有余風再循環(huán)利用系統(tǒng)。
主要配置為：汽輪機采用青島捷能集團生產的型號為BN8-1.05/0.20的9MW凝汽式帶補氣的汽輪機組;發(fā)電機采用東方電氣集團東風電機有限公司生產的汽輪發(fā)電機，型號為QF2-9-2Z，采用密閉循環(huán)式空氣循環(huán)冷卻，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)為靜止可控硅勵磁方式;窯頭鍋爐、窯尾鍋爐采用兩臺杭州鍋爐廠QC系列立式、自然循環(huán)鍋爐，總蒸發(fā)量47t，窯頭鍋爐設計為雙壓系統(tǒng)，型號分別為QC240/380-22.2(5)-1.6(0.35)/360(195)、QC355/330-24.9-1.6/310;DCS系統(tǒng)選用的是北京和利時MacsV系統(tǒng)。滕州中聯(lián)余熱發(fā)電自2012年3月份開工建設，歷經7個月的建設周期，2012年10月23日機組一次性沖轉、并網發(fā)電成功。
經過近10個月的摸索，滕州中聯(lián)9MW的汽輪發(fā)電機組生產運行安全、平穩(wěn)，生產運行指標也逐步提高。從試生產時期的發(fā)電機組平均發(fā)電功率7 200kW/h、噸熟料發(fā)電量不足30kWh，到現(xiàn)在逐步提高并穩(wěn)定在平均發(fā)電功率9 000kW/h、噸熟料發(fā)電量36～37kWh左右。發(fā)電成本也控制在0.11元/kWh左右，經濟效益顯著。
本文將從建設階段質量管理、生產運行監(jiān)控與維護、總結推廣操作技巧與技術革新、工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化四個方面分別對怎樣提高5 000t/d熟料線余熱發(fā)電運行指標做一介紹，希望能夠為讀者提供一些有參考價值或值得借鑒的管理經驗。
1項目建設期間對工程質量的全力管控
余熱發(fā)電機組設備的運行狀況平穩(wěn)、安全，早日達到設計的產能，應該從源頭抓起，把好項目工程建設質量關，把底子打好，這是實現(xiàn)預期目標的最關鍵的第一步。
1.1力求優(yōu)化設計施工方案
在余熱發(fā)電項目建設期間，我們各專業(yè)技術人員共同結合安裝實際情況，對余熱發(fā)電項目的圖紙資料進行審核。從有利于設備運行、方便維護及降低生產成本的角度出發(fā)，查找需要增加或改進的設備選型或工藝環(huán)節(jié)不合理的問題共計16項，力求進一步優(yōu)化設計方案。安裝工程施工階段，嚴格對施工方案、調試方案進行詳細的審核。多次對施工方案進行了科學合理的改進與修訂，確保施工方案能夠切實的為施工提供管理和技術上的有效支持。
1.2嚴把施工質量關
堅持嚴把進場材料、設備檢驗關。從源頭抓起，堅決杜絕任何不合格的差次品進入工地或應用于工程之中。如協(xié)調更換三無高壓電纜頭10余套，使高壓電纜熱縮終端頭施工質量得以保證。強化工程質量的檢驗，加大對隱蔽工程(如電氣及自動化接地網工程)、主機設備安裝、保溫工程等重點環(huán)節(jié)施工的監(jiān)控力度，嚴格要求施工單位按照圖紙要求和國家有關施工驗收規(guī)范的規(guī)定及監(jiān)理程序進行施工及組織驗收。堅持做到逐臺設備、逐個分項進行篩網式檢查驗收。
針對鍋爐、汽機等主機設備的安裝、調試，我們均安排了專人全程跟蹤監(jiān)督，既有效地保證了安裝質量，提高了施工項目檢驗質量的優(yōu)良率，又掌握了第一手技術資料。詳細的安裝參數(shù)為以后的主機設備運行提供了完整的參考數(shù)據(jù)。
通過在工程建設時期的努力，滕州中聯(lián)9MW余熱發(fā)電機組能夠在較短的建設周期內以高標準的安裝質量投入運行。機組投運后，汽輪機發(fā)電機各項運行參數(shù)均較為理想，如汽輪機發(fā)電機1~4W振動值，在啟機過程過臨界點時振動值均不超過20μm，正常運行時隨負荷變化保持在6~10μm，軸瓦溫度也基本在50℃~60℃之間。
機組自投入使用以來，從未因為安裝質量等原因出現(xiàn)過停機事故。由于保溫工程監(jiān)管到位，余熱發(fā)電整個熱力系統(tǒng)鍋爐、汽機本體、熱力管道的熱損也很小，熱交換良好，主蒸汽與進氣煙風溫差在30℃~40℃之間。這一切為滕州中聯(lián)機組能夠高效率、高運轉率運行奠定了堅實的基礎。
2生產運行期間強化設備運行監(jiān)控與維護管理，練好內功，確保發(fā)電機組高質量運行
(1)以制度促管理，健立健全各種技術標準、工作標準、管理制度，做到任何工作、行為都要有法可依、有章可循，確保設備運行安全平穩(wěn)。
依據(jù)余熱發(fā)電各工種、崗位的特點，編制、完善了電氣、鍋爐、汽機、化水、中控五個工種的運行規(guī)程、檢修規(guī)程、安全操作規(guī)程、崗位工作標準、崗位巡檢標準，作為車間生產運行的技術支持。完善了“兩票三制”管理制度，確保工作票制度、操作票制度、巡回檢查制度、設備潤滑制度、設備定期切換制度等制度能夠為設備的安全操作與維護提供相應的管理規(guī)范。
(2)加強設備運行監(jiān)控。
通過提高巡查質量、加密巡查次數(shù)，詳細記錄設備狀態(tài)。并通過各專業(yè)的運行記錄，準確詳實地把最能真實反映設備運行狀況的有價值的運行參數(shù)保存下來，為生產運行、設備運行狀況分析提供科學準確的依據(jù)，以便于員工在運行操作中能及時發(fā)現(xiàn)設備運行中出現(xiàn)的可不停機處理的故障與隱患，提高了余熱發(fā)電設備故障的預見能力，進一步增強了制定相關事故防范措施的有效性和實用性。
(3)強化設備計劃性維護管理。
維護好設備，做好計劃性的設備檢修工作。根據(jù)設備運行狀況，編制定檢計劃、備件計劃。做到小缺陷當場處理消缺，大問題合理統(tǒng)籌安排定期檢修。利用停機之余，加大消缺力度，通過維修、更換、改造等方式，徹底消除設備運行隱患，杜絕“跑、冒、滴、漏”的現(xiàn)象，確保安全發(fā)電和各項工作的順利進行，使發(fā)電設備保持在一個較高的運轉率。
3加強技能培訓，提高操作技巧，提倡技術革新
3.1加強培訓，提高發(fā)電運行人員操作技巧
歸納總結日常工作中的取得的一些能夠提高發(fā)電量的余熱電站設備的操作經驗和技巧。通過培訓，加以推廣，使員工在操作細節(jié)上能夠精益求精。實踐證明，這些看似可有可無的操作上的細微改變，往往會對提高發(fā)電量產生出乎意料之外的結果。
(1)在保證汽包水位正常時盡量通過調整給水泵速，減小給水壓力，提高鍋爐的換熱效果，提高飽和蒸汽量和飽和蒸汽品質。因為給水泵壓力大鍋爐上水快換熱效果差，會減少飽和蒸汽量和影響飽和蒸汽品質，降低發(fā)電量。我公司一般汽包壓力控制在1.25MPa以內，水位控制在0~100mm的范圍。
(2)鍋爐進口氣體溫度基本不變時，穩(wěn)定主蒸汽壓力使其與汽輪機額定壓力基本相同，使主蒸汽在母管內的流速盡量降低，盡量使從蒸發(fā)器到過熱器這部分蒸汽會在過熱器管道內停留時間延長一些，能更充分吸收過熱器熱量，提高過熱蒸汽的品質，從而提高過熱蒸汽的潛化熱。我公司主蒸汽壓力保持在1.0~1.05MPa最為合理，有利于發(fā)電。
(3)在滿足汽輪機前后汽封的工作壓力滿足要求，保證系統(tǒng)真空不變的情況下，盡量減小軸封加熱閥門開度穩(wěn)定均壓箱壓力，避免均壓箱壓力出現(xiàn)過高的狀態(tài)，減小軸封加熱器疏水管凝結水流量，從而避免浪費能用以做功的蒸汽，我公司目前均壓箱壓力保持在0.02MPa或略高一點。
3.2提倡技術革新，鼓勵小改小革
降低運行成本通過實施一些技術創(chuàng)新，降低生產運行成本。如增加射水箱放水循環(huán)再利用改造項目中，若想保持凝汽器的真空度在-90kPa以下，射水箱需 要維持一定的水溫，盡量不超過35℃。這就要求射水箱在水溫高時，要經常放熱水，補冷水。在射水箱回水管道增加1臺管道泵，將射水箱放水回收到循環(huán)水池再利用，降低了生產水耗、節(jié)約了發(fā)電成本，效果在夏季尤為明顯，每天回收射水箱放水近400m3，冬季也在200m3左右。
4通過對熟料生產線和余熱發(fā)電結合點環(huán)節(jié)生產工藝的優(yōu)化，逐步提高余熱發(fā)電生產運行指標
余熱發(fā)電與熟料生產線的生產狀況息息相關。試生產時，公司就組織余熱發(fā)電和熟料線工藝技術人員、中控操作人員組成攻堅技術小組，對制約系統(tǒng)正常運行的因素進行了不間斷地深入分析、排查、改造，逐一解決了余熱發(fā)電產能受限的問題，提高了生產運行指標。
眾所周知，對于低參數(shù)的汽輪發(fā)電機而言，影響發(fā)電量的3個主要參數(shù)，是過熱蒸汽的流量、壓力和溫度，其中過熱蒸汽流量對發(fā)電量起決定性影響，壓力和溫度對汽輪發(fā)電機組熱能轉化為電能的機械效率有影響。遵循這個理念，我們在窯系統(tǒng)產質量、煤耗、電耗均盡可能不受影響的情況下，做了以下幾項工作，充分挖掘、發(fā)揮了回轉窯余熱的最大潛能，以提高窯頭窯尾鍋爐的過熱蒸汽產能。
滕州中聯(lián)回轉窯系統(tǒng)的主要生產指標為：日產量5 800~6 000t;噸熟料標準煤耗105kg以下;熟料分步電耗33kWh/t、熟料綜合電耗55kWh/t。
4.1加強余熱發(fā)電與熟料線中控操作員的交流溝通
余熱發(fā)電與回轉窯系統(tǒng)是唇齒相依的關系，發(fā)電中控操作人員與熟料線中控操作人員必須做到默契配合，勤調、微調，有效控制。對各自工藝狀況的變化，要相互及時通報，以便于雙方特別是余熱發(fā)電操作員，能夠及時根據(jù)工藝狀況的變化、煙風溫度的變化，通過調整進出風及旁路閥門開度等參數(shù)，合理控制負荷，在不影響熟料線正常生產的情況下力爭做到余熱發(fā)電穩(wěn)產、高產?？赏ㄟ^一系列的措施，使雙方操作員能夠明確的感覺到相互是榮辱與共的共同體的意識，如可用余熱發(fā)電與回轉窯操作員捆綁考核的做法，或是每個月噸熟料發(fā)電量最高的一個班的熟料線操作員和余熱發(fā)電操作員能共同獲得一定數(shù)額的特別獎金來強化這一點。
4.2解決了生產初期，受熟料生產配料工藝限制，窯尾旁路風門開度較大，余熱發(fā)電窯尾鍋爐產能發(fā)揮不足的問題
由于我們公司回轉窯喂料量較高，日均喂料量在395~405t/h之間。高喂料量決定了預熱器一級筒出口風溫不是太高，正常情況下在295℃~305℃左右。余熱發(fā)電投運初期，熟料線原料配料使用的濕粉煤灰水分過大，水分在35%左右。輥壓機系統(tǒng)需要較大的熱風量烘干物料、維系生產，出輥壓機精細選粉機風溫也相對控制的較高在75℃~80℃之間。為保證熟料線生產，SP爐旁路風門開度基本在40%~60%之間，造成窯尾SP爐熱風實際進量較小，窯尾鍋爐出力不足，窯尾鍋爐蒸發(fā)量只能達到鍋爐設計指標的1/3~1/2期間機組發(fā)電量較低，發(fā)電機平均功率7 600kW左右。
由于窯尾煙溫較低的工藝狀況較難改善，我們就通過與熟料線工藝技術人員的共同分析與現(xiàn)場檢測，制定3點措施改善窯尾旁路風門開度較大的不利因素的影響：
(1)逐步摸索，將出輥壓機精細選粉機風溫逐漸降低在60℃~65℃左右，這樣的溫度不會對輥壓機系統(tǒng)的正常生產帶來太大的影響。
(2)對所用濕粉煤灰進場后進行7~10天的晾曬控水，待水分降到20%以下時，再投入生產使用。
(3)采用高鋁鐵礦石代替粉煤灰，高鋁鐵礦石含水量在8%左右，而且對生產工藝、熟料質量還會有正面的影響。
通過對熟料線輥壓機系統(tǒng)的工藝優(yōu)化，極大的減少了輥壓機系統(tǒng)對熱風量的需求。目前窯尾旁路閥門基本處于全關狀態(tài)，緊靠SP爐的190℃左右的出風溫度就能滿足輥壓機系統(tǒng)的工藝要求，窯尾鍋爐過熱蒸汽產能基本保持在23~24t左右，基本達到設計指標，對于提高發(fā)電量有明顯作用。
4.3改善窯頭余熱鍋爐產氣能力
在窯頭AQC爐環(huán)節(jié)，我們通過控制篦冷機篦速，改變料層厚度，提高了進AQC爐的煙風溫度，顯著提高了窯頭鍋爐的出力。
在余熱發(fā)電投運初期，我公司篦冷機三段篦速一般控制在8.5r/min、14.5r/min、16.0r/min左右，后來經過不斷的摸索嘗試，我們將篦冷機三段篦速控制在8.2r/min、13.5r/min、14.5r/min左右，穩(wěn)定1段篦速，降低2段、3段篦速，在最大提高了篦冷機料層厚度，同時適當?shù)靥岣唧骼錂C冷卻風機風量，明顯提高了篦上室及二次風溫、風量。相對合理的熟料厚度，既不至于影響篦冷機輸送能力，還能夠使熟料不會被風吹得過于懸浮，而能充分的進行熱交換，達到快速冷卻的目的。在這種工況下，生產線出熟料破碎機的熟料溫度能保持在60℃~70℃之間，冷卻效果良好。
這些操作細節(jié)的改變，使窯頭AQC爐進風溫度從360℃~380℃提高到了410℃~430℃，煙風溫度、風量的改善，使窯頭鍋爐的蒸發(fā)量也基本達到并超過了設計產能22.2t，補氣流量也可達到3t左右，大大提高機組發(fā)電能力。但需要注意的是在料層厚度的增加，會增加篦冷機液壓缸的受力，需要相關崗位人員勤檢查，關注其運行狀況。
4.4緩解了因熟料生產線用電負荷低，造成的余熱發(fā)電部分時段發(fā)電負荷受限的問題
因滕州中聯(lián)水泥磨系統(tǒng)、石灰石破碎機系統(tǒng)、輥壓機系統(tǒng)經常避峰生產。熟料線回轉窯系統(tǒng)用電負荷只有約10 000kW多一些，若僅回轉窯系統(tǒng)運行，總降壓電站剩余負荷只有1 000~2 000kW，功率因數(shù)難以控制，電網電能質量差，并存在因調節(jié)不及時，而導致倒送電的危險。
我們采取的解決措施：
(1)合理調度，通過生產調度對各生產系統(tǒng)避風時間的統(tǒng)一調度。盡可能在水泥磨不開的情況下，避免石破系統(tǒng)、輥壓機系統(tǒng)、煤磨系統(tǒng)出現(xiàn)同時停機的情況，確保用電負荷各時段分配合理。在啟停大型設備的時候及時通知總降及發(fā)電中控人員，以便于能夠及時調整。
(2)提高發(fā)電中控操作員及總降壓電站值班人員的操作能力，對出現(xiàn)系統(tǒng)負荷過低的狀況提前預判，通過及時調整發(fā)電機有功無功的比例、掌握好投退各電力室高低壓電容器的時間，避免總降系統(tǒng)功率因數(shù)超范圍、過頻的波動。
通過以上措施，總降系統(tǒng)電能質量得以改善，余熱發(fā)電在最大限度上提高了發(fā)電能力。
5結論
只有在項目建設階段就開始加大關注力度，確保工程質量，然后在生產運行階段實施制度化管理、精細化管理，保持設備高運轉率。再通過不斷地摸索、磨合、充分挖掘潛能，使余熱發(fā)電和熟料生產找到一個最佳的平衡點，在不增加生產成本的前題下雙方產能、效益均能達到最大化，實現(xiàn)雙贏，這才是水泥企業(yè)熟料生產與余熱發(fā)電的最終目標。
