上海申弘閥門有限公司
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水泥余熱發(fā)電超高溫煙氣蝶閥 |
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| 詳細介紹 | ||||||||||||||||
水泥余熱發(fā)電超高溫煙氣蝶閥 上海申弘閥門有限公司 之前介紹HTDQ96P1W電動超高溫蝶閥技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)在介紹水泥余熱發(fā)電超高溫煙氣蝶閥新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時配套建設(shè)余熱發(fā)電。有關(guān)調(diào)查研究顯示，全國預計約有近700條生產(chǎn)線上配備了余熱發(fā)電項目，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)的應用和推廣也已經(jīng)成為水泥行業(yè)落實國家節(jié)能減排政策的重要著力。隨著運行時間的推進，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)也暴露出一些問題。經(jīng)過幾年時間的運行，一部分余熱發(fā)電機組已經(jīng)開始出現(xiàn)了運行故障、發(fā)電效率降低等問題，面臨大批量的項目維修、技術(shù)改進工作。 高溫煙氣閥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)電的正常運行，同樣也出現(xiàn)了不少問題。下面小編將針對運行中高溫煙氣閥門出現(xiàn)的問題進行簡單的分析探討，相信有助于今后新建余熱發(fā)電在設(shè)計和設(shè)備采購中加以借鑒和注意。 水泥余熱發(fā)電超高溫煙氣蝶閥分析高溫煙氣閥門影響水泥余熱發(fā)電的四個因素 分析高溫煙氣閥門影響水泥余熱發(fā)電的四個因素 1、AQC鍋爐進口閥門閥板嚴重磨損 AQC鍋爐進口閥門閥板出現(xiàn)嚴重磨損后，往AQC鍋爐煙氣量增大，引起蒸發(fā)量增加，影響鍋爐的正常運行，篦輪機出風口搶風，影響水泥線二次風、三次風調(diào)節(jié)，嚴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，導致入沉降室溫度超過600℃以上，有時甚至超過800℃以上，且要把沉降室溫度降下來基本上要2個小時左右，嚴重會造成沉降室管道的耐火混凝土燒脫，鍋爐進口溫度過高，容易引起鍋爐燒壞隱患。 AQC鍋爐進口閥門一般設(shè)置在篦冷機中部靠前，此地方溫度不正常的時候都超過600℃，甚至超過800℃。水泥窯運行經(jīng)常要根據(jù)三次風溫度或熟料產(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，同時碳鋼閥板或不銹鋼閥板，在高溫情況下，其機械強度下降一半以上，(426℃是碳鋼閥板的機械強度和其它機械性能下降一半)，閥板出現(xiàn)變形磨損。 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥目前AQC鍋爐進口閥門一般均為電動百葉閥，各個設(shè)計單位所提的參數(shù)各有不同。zui通常設(shè)計其一取風口溫度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，取風口溫度450℃，短時zui高650℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)1Cr18Ni9Ti;其三，取風口溫度450℃，閥體材質(zhì),16Mn，閥板材質(zhì)16Mn。*種做法我們在某條余熱發(fā)電上使用了三年多時間，到目前還沒有出現(xiàn)磨損，使用壽命比較長。為了保證澆注料與龜甲網(wǎng)結(jié)合，制作時在澆注時在龜甲網(wǎng)上經(jīng)過處理，達到吸收兩種材料不同膨脹系數(shù)所產(chǎn)生的應力。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，此時閥體不襯澆注料，煙氣經(jīng)過閥體凹面，會產(chǎn)生紊流，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，不會因為高溫閥板變形降低機械性能，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)過閥板嚴重磨損的問題。純余熱發(fā)電系統(tǒng)*是利用水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱發(fā)電，因此投資這種項目可帶來如下好處: 1)余熱發(fā)電系統(tǒng)運行費用少，僅消耗部分水和少量藥品，增加少量管理人員，成本約0.08元/kW•h左右，在不增加水泥燒成熱耗的情況下，每噸熟料可發(fā)電25～40kW•h，可節(jié)約大量電力費用，降低水泥產(chǎn)品成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 2.發(fā)電規(guī)模的確定 圖1某2500t/d水泥廠余熱發(fā)電工藝流程 對于窯尾余熱一般生產(chǎn)工藝考慮出預熱器的廢氣余熱部分回收作為生料磨的烘干熱源，多余部分經(jīng)增濕除塵后排放。若增加余熱回收裝置，不能只簡單地回收多余部分的廢氣余熱，而要與生料磨系統(tǒng)綜合起來考慮，盡可能將高溫廢氣提供給余熱鍋爐，而將余熱鍋爐的排氣送給生料磨，這樣余熱鍋爐可以利用較大的溫差生產(chǎn)蒸氣，回收的熱焓高，鍋爐的受熱面小，耗鋼量小，產(chǎn)氣的壓力等級相對較高，有利于提高整個系統(tǒng)的效率。我們曾對某廠窯尾的余熱回收作過比較，其結(jié)果見表1。 1、進生料磨的廢氣溫度t/℃420220 注:廢氣量為標準狀況下。 鍋爐的排煙溫度受到給水溫度的限制，不可能很低，而生料磨的排氣溫度可到90℃左右。余熱鍋爐設(shè)在生料磨前，余熱鍋爐的排煙溫度就是入生料磨的廢氣溫度。這一溫度的確定受兩個條件的制約。1)入生料磨的原料綜合水分；2)生料磨的操作風量。對此可通過生料磨系統(tǒng)的熱平衡計算來初定。然后兼顧考慮余熱回收熱力系統(tǒng)的蒸氣參數(shù)，可確定余熱鍋爐的排煙溫度，即可確定窯尾鍋爐的余熱量。若窯尾有煤磨系統(tǒng)也需一并考慮。窯頭冷卻機的余熱量的大小除與生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)外還與燒成熱耗和冷卻機的效率有關(guān)。一般是熱耗高，余熱量小；冷卻機熱效率高，余熱量少。篦冷機的余熱回收有下面三種形式:1)余風直接利用；2)中部抽氣；3)帶回熱循環(huán)。三種形式分別見圖2、圖3、圖4。水泥廠中低溫純余熱發(fā)電解決方案 圖2余風直接利用形式 水泥廠中低溫純余熱發(fā)電解決方案
3.系統(tǒng)的主要設(shè)備及系統(tǒng)配置 SP爐設(shè)置在zui后一級預熱器和窯尾主排風機之間。廢氣溫度一般在300～400℃之間，含塵量高，一般為標準狀況下50～80g/m3，廢氣的負壓較大。要求鍋爐的換熱原件不易積灰，受熱面布置便于清灰，且鍋爐的密封性能要好。采取的布置形式一般根據(jù)工廠的場地、粉塵的堆積特性等條件確定。臥式鍋爐的特點是煙氣在爐中水平流動，受熱面是蛇形光管，豎直布置上端固定在構(gòu)架上，下端為自由端，并焊有振打裝置之連桿，特殊設(shè)計的振打裝置對受熱面定期振打，加之蛇形管為豎直懸吊在構(gòu)架上，可使受熱面保持干凈無灰，從而保證了很高的傳熱效果。由于工作介質(zhì)在蛇形管內(nèi)上下流動，無法利用其重度差進行自然循環(huán)，所以采用強制循環(huán)。鍋爐下部用一內(nèi)置式拉鏈機將灰輸送至鍋爐的一端經(jīng)一鎖風喂料機輸出。立式鍋爐的特點是煙氣在爐中垂直流動，受熱面也采用蛇形光管，但水平布置，分組采用特殊的掛件懸掛在構(gòu)架上，分組設(shè)置振打裝置，從上至下逐組振打，也能滿足清灰的要求，但這種布置方式比起豎管的清灰干凈程度略差，所以在受熱面的設(shè)置上要考慮上述因素，以確保鍋爐的率。但立式鍋爐占地面積小，布置方便。 冷卻機的廢氣雖然含塵量不大，標準狀況下約10～20g/m3，但磨蝕性大。所以AQC爐的設(shè)置分前置式和后置式兩種。前置式即AQC爐設(shè)在冷卻機與電除塵器之間，這種設(shè)置一般還需加預除塵裝置以減輕粉塵對AQC爐內(nèi)的換熱管磨蝕，因此系統(tǒng)阻力增加較多，但可以利用圖3、圖4流程。后置式即AQC爐設(shè)在電除塵和窯頭排風機之間，粉塵對換熱管磨耗小，且系統(tǒng)阻力增加不大，但電除塵器必須密封性能好，漏風量小，熱損失小。窯頭粉塵為熟料顆粒，粘附性不強，所以AQC爐的結(jié)灰不嚴重，一般均選為立式鍋爐。由于窯頭的廢氣溫度低，量大，且對鍋爐的排氣無特殊要求，應盡可能地回收余熱。為了增大換熱面積，強化換熱效果，AQC爐的換熱管應采用螺旋翅片管或蟹形針管等能顯著增加換熱面積而又耐磨蝕的管形。 3.2汽輪發(fā)電機 3.3熱力系統(tǒng) 4.注意事項 2)對工藝系統(tǒng)中部分設(shè)備要進行核算。①窯頭、窯尾風機因系統(tǒng)阻力增加，介質(zhì)溫度變化，運行工況點要進行變化，所以要對運行工況下的風機能力和裝機功率進行核算，能力不夠的要采取相應的措施。②生料磨系統(tǒng)。在未考慮余熱發(fā)電系統(tǒng)以前，一般窯尾的廢氣作為生料磨的烘干熱源熱量都有富余，所以對生料磨系統(tǒng)密封要求不是很嚴格；增加了余熱發(fā)電系統(tǒng)后，余熱要做到zui大限度的回收，這就需要對生料磨系統(tǒng)加強密封，盡可能減少漏風。漏風量大會產(chǎn)生兩方面的不利影響:①提高入磨的熱風溫度即提高鍋爐的排煙溫度，鍋爐可回收的熱量減少；②入磨的熱風溫度越低，生料磨的烘干效率越低，而磨尾的排風量隨之增大，耗電量增加。 3)系統(tǒng)的總體設(shè)計上汽輪機房盡可能與窯尾鍋爐靠近。而循環(huán)冷卻水池的位置靠近汽輪機房，以減少熱損失和自耗電。 4)增加余熱發(fā)電系統(tǒng)后，會對水泥生產(chǎn)工藝的一些操作參數(shù)產(chǎn)生影響，要作適當調(diào)整。如窯頭篦冷機的操作，生料磨系統(tǒng)的操作，窯頭、窯尾風機、電除塵器的操作等。因此，要做好這一工作必須要有專業(yè)的水泥工藝技術(shù)人員負責協(xié)調(diào)生產(chǎn)系統(tǒng)和余熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)系，參與系統(tǒng)的設(shè)計和管理工作。調(diào)整好各自的操作，才能真正做到不影響水泥工藝的生產(chǎn)，并使余熱發(fā)電系統(tǒng)率運行。 2、沉降室摻冷風閥開啟時間和泄漏 電站運行時，由于水泥窯出熟料量有一定的波動量，導致窯頭AQC爐進口廢氣溫度波動很大，產(chǎn)生的蒸汽壓力、溫度變化也很大，造成汽輪機汽缸膨脹不均勻，會引起汽機振動，特別在三次風管塌料時冷卻機風溫急升時，采用窯頭冷風閥進行摻冷風，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)定了汽機汽缸膨脹量在允許范圍內(nèi)，不會引起汽機振動。在調(diào)節(jié)AQC入口閥門開度的同時，摻冷風閥也是降低進AQC鍋爐煙氣溫度的一個有效途徑，因此該閥的開啟時間長短就顯得特別重要，可選型時往往忽視了閥門的全行程的時間，如果沉降室溫度超過設(shè)計范圍時閥板開啟時間長，不能迅速的往沉降室加冷風降低煙氣溫度，給鍋爐造成隱患。同時閥門的嚴密性也會影響煙氣的溫度。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。一種是熱煙氣漏出系統(tǒng)，一種是常溫空氣順著間隙進入。這兩種漏風都會降低余熱回收效率,由于沉降室煙溫度遠高于常溫空氣溫度,所以常溫空氣通過閥板間隙進入，降低煙氣溫度。因此設(shè)計時應該著重考慮電動執(zhí)行器的功率和轉(zhuǎn)速，縮短閥門的全行程時間，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重要因素。運行中旁路風門開度太小，造成鍋爐煙氣溫度降低;同樣蓖冷機旁路風門開度大，會造成窯頭鍋爐的風量小，可見此閥的重要性。 篦冷機余風風量變化大，篦冷機的余風量隨進入篦冷機內(nèi)熟料量的增加而增大，尤其是當窯內(nèi)出現(xiàn)結(jié)圈、窯中生料大量堆積的惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使窯內(nèi)黃料在極短時間內(nèi)進人篦冷機，導致余風量增大到正常佘風量的1.5倍;溫度變化大，正常情況下，出篦冷機余風溫度約為200～250℃左右，隨著篦冷機內(nèi)熟料量的增加余風溫度相應增高，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風溫度就可能會高達400℃以上;含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機佘風含塵濃度為2～30g/Nm。左右，含塵濃度隨篦冷機內(nèi)細粉料的多少作相應的波動，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風含塵濃度可能會增加到50g/Nm。以上。 由于篦冷機余風的特點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。由于篦冷機余風具有溫度變化大含塵濃度高，閥板容易出現(xiàn)嚴重磨損。閥門處于不是全開與全關(guān)狀態(tài)，對閥板磨損比較厲害，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)漏風嚴重。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，確保閥門的正常運行。 4、SP旁路閥漏風 鍋爐旁路閥設(shè)置在高溫風機與預熱器之間，一般使用溫度為330℃~450℃，該煙氣使用溫度波動較小，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)計為傾斜式的結(jié)構(gòu)。要求閥軸能長期使用不能生銹，閥體閥板在該使用溫度情況下有足夠的機械性能。該閥一般情況下該閥是在關(guān)閉狀態(tài)，當SP鍋爐檢修時，才把閥門開啟，因此它的主要性能是切斷性能，關(guān)閉時的密封性能好，漏風對發(fā)電量影響很大，據(jù)有關(guān)專家測算每多漏風1%，發(fā)電量下降0.6%，因此必須嚴格控制，設(shè)計要求該閥漏風率越小越好。 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)工況的波動和窯尾高溫風機電流的波動。SP爐啟停操作和風量調(diào)節(jié)時，原則上只要保持C1出口負壓和溫度不變，就不會影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定。實現(xiàn)這一原則的重要手段是SP爐進出口擋板、旁路擋板及窯尾高溫風機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)電是一個統(tǒng)一的生產(chǎn)整體，每個設(shè)備只是這一整體的一個細節(jié)，做到各個設(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、合理的運行，使水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)達到工藝上相互配合設(shè)備投資，節(jié)約能源，發(fā)揮zui大的經(jīng)濟效益。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有：D941W-1C電動通風蝶閥在新余礦業(yè)應用 |
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