高溫煙氣閥門對水泥余熱發(fā)電的影響

　　自2006年起，國家發(fā)改委要求，新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時配套建設余熱發(fā)電。截止2010年，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。下面針對的運行中高溫煙氣閥門出現(xiàn)的問題進行簡單的分析探討，有助于今后新建余熱發(fā)電在設計和設備采購中加以借鑒和注意。

　　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，來調節(jié)燃煤、調整篦床的走料厚度，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。

　　目前AQC 鍋爐進口閥門一般均為電動百葉閥，各個設計單位所提的參數(shù)各有不同。最通常設計其一取風口溫度600℃，閥體材質20G內部采用硅酸鈣板和澆注料做內保溫，閥板材質1Cr18Ni9Ti，當溫度高于650℃，閥板材質采用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℃，短時最高650℃，閥體材質,16Mn，閥板材質1Cr18Ni9Ti；其三，取風口溫度450℃，閥體材質,16Mn，閥板材質16Mn。第一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。除了采用第一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。

　　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，不會引起汽機振動。在調節(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。因此設計時應該著重考慮電動執(zhí)行器的功率和轉速，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熟料量的增加而增大，尤其是當窯內出現(xiàn)結圈、窯中生料大量堆積的惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使窯內黃料在極短時間內進人篦冷機，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，隨著篦冷機內熟料量的增加余風溫度相應增高，一旦窯內出現(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2～30 g／Nm。左右，含塵濃度隨篦冷機內細粉料的多少作相應的波動，一旦窯內出現(xiàn)上述惡劣工況，余風含塵濃度可能會增加到50 g／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節(jié)，因此必須保證該閥門調節(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不上的問題，因此把該閥設計為傾斜式的結構。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，關閉時的密封性能好，漏風對發(fā)電量影響很大，據(jù)有關專家測算每多漏風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，每個設備只是這一整體的一個細節(jié)，做到各個設備相互之間最佳配合，保證煙氣閥門的良好質量，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備投資，節(jié)約能源，發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。

　　參考文獻：

　　1、《水泥窯余熱電站投入運行后電站及水泥窯生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生的問題及解決方法》    董壽連

　　2、《余熱發(fā)電系統(tǒng)閥門選型及安裝》   彭巖  郝景周  陳秀林  陳金環(huán)