5000t d生产线预热器系统的技术诊断与改造 附电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造.docx

摘要对5000t/d生产线预热器系统进行了综合标定与技术诊断，详细介绍了其标定数据、技术诊断、反求计算以及技术推演等过程与理论依据，并据此制定了预热器与分解炉的改造方案，改造后达到了预期的效果。一家水泥厂5000t/d生产线为了增设污泥处理项目并满足系统增产的需要，对预热器及分解炉系统进行了热工标定及技术改造。改造前熟料平均产量为6000t/d.熟料标准煤耗103.5kg/t、烧成系统电耗27.5kWh/t。工厂希望增设污泥处理项目，处理量10th,直接喷入分解炉，污泥水分含量83%,干化污泥热值14797kJkg,并将熟料产量提高到6500t/d。改造要求熟料标准煤耗不高于103kgt烧成系统电耗不高于29.0kWhto本文介绍了热工系统技术改造所应该循序的技术诊断与推演过程：首先对预热器进行综合标定，并在此基础上进行技术诊断、反求计算以及理论技术推演。排除不存在制约的节点问题之后，确定影响的症结所在，为制定具有针对性的改造方案提供全面的理论支撑。在反求计算与技术推演过程中，本文所依据的理论,引用的数据均为设计与设备的标准参数，可供其他同类技改项目借鉴。1现场标定数据1.1 现场条件海拔：300m；气温：最低-15°C,最高30°C,平均15,计算依据温度为20oCo1.2 烧成系统工艺配置4.8m72m回转窑；双系列五级旋风悬浮预热器；在线喷腾式分解炉。1.3 改造目标该项目改造目标见表Io表1改造目标项目熟料产量/(t/d)熟料标准煤耗/(kgt)熟料烧成电耗/(kWht)污泥处理能力/(Vh)改造前6000103.527.50改造后6500103<29101.4 现场实际热工标定参数此次标定仅限与本次改造有关联的运行参数，标定结果见表2。«2实际标定参数渡定部位取值6nCOppm温度PC11限烟气流R粉尘浓Bt/(gNm1>NmNmA(I熟料窑皂烟室平均依2.42I1083001(M9S60.42分解炉出口平均值2.84210860-1550335320134G出口平均做3.1850-2420339950136G出口平均Jft33795-2950347598139G出口平均例3.6685-38103553711.42C,出口平均值3.7525-46203651081.46G出口平均值4.4315-56903799021.5298PH炉出风情平均值53206-69304975211.59高M双机进U平均值5.4201-70504003611.60二次战计算值IlOO-5280302032三次风均侬910-5801249900.502标定数据及反求计算分析按照表2中的标定结果，进行初步综合评定，并进行反求计算与技术推演,确定需要解决的节点问题。2.1 初步综合评定（1）氧气浓度：由分解炉出口的2.8%到Cl出口的4.4%,总的增幅较为正常。同时各级旋风筒之间的氧气含量增幅在0.1%0.3%,说明各级旋风筒密封状况较正常，Cl进出口氧气含量增幅较大，是因为该处有生料喂料点，氧气浓度增幅较大是正常的。（2）窑尾PH炉余热发电系统漏风比较严重，加大了窑尾高温风机的负荷。（3）分解炉出口CO含量偏高、温度稍低，说明分解炉内部存在燃料燃烧不充分的情况。考虑到该处的氧气含量正常，初步判定是由于燃料在分解炉内燃烧时间不足所致，将通过计算分解炉内燃料反应时间，进一步确认问题所在。（4）预热器系统总压损偏高约600700Pa（依据目前的产量规模核算），各级旋风筒压损增幅较平均，需要对旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速，以及上升管道内的风速等进行综合评定，找到压损增加的原因。（5）C1出口气体粉尘浓度为98gNm3,核算发现未达到Cl分离效率93%的标准要求。（6）二、三次风温均偏低50°C左右。2.2 反求计算与技术推演1）分解炉出口CO含量偏高为确保分解炉内燃料充分燃烧（也避免CO浓度过高时对SNCR脱硝效率产生影响），分解炉出口的Co浓度应控制在2000PPm以下。现有分解炉规格（有效尺寸）：5140mm（L=28000mm）+6940mm（L=37000mm）,分解炉内运行风速与反应时间计算见表3。袅3分解炉内运行风速与反应时间注日出口风M(Nm'M4)平均况凤jMh）Ififi有效埋格nMjt(ns)热交快时间/SWWff1.3414618885140X2800019.91.41分解炉Hi部1.341457M86940X1100010.71.03分解炉中部1.2212993856W×1209.5126分解炉底部1.11I1997546WX120008.81.36从表3可以看出，烟气在分解炉内总的运行时间（含鹅颈管）约为5.06s,低于正常5.5s的设计要求。系统对生产控制，尤其是对原、燃材料等的变化比较敏感，是进一步增加系统产能的一大障碍。因此，首先必须对分解炉进行扩容改造。2）预热器系统压损偏高预热器CI出口静压达到-5690Pa,超过正常值约600700Pa左右（依据目前的产量规模核算）。以下将分别对旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速以及上行管道风速等几个方面进行反求计算（见表4）及技术推演，确认问题所在。表4旋风筒分数反求计算不目出口风m/（Nm'熟料）工况风/（m）旋风筒规格nn>假处敲面风速/Ws）迸口风速/（m）内筒风速/（m）C11.528998564×48003.517.014.0Cj1.4611894792×6440$.117.514.2G1.421M2Ill2×67405.2I8.S14.8C41.3914513032×67405.619.815.0C51.3614781892×67405.720.215.3从表4可以看出：（1）合理的假想截面风速，Cl为33.5ms,其他旋风筒为56m/s。可以看出，除Cl处于上限，其他均处于合理的范围内，且均有6%10%左右的上升空间。CI规格略偏小，这也是其分离效率下降、出风口粉尘浓度偏高的原因。（2）所有旋风筒内筒风速均处于1416ms范围内，属于合理范畴。（3）各级旋风筒的进口截面风速，均接近或者超过了上限风速（设计要求为1518ms,低压损要求为1216ms）,对预热器压损影响较大。从以上分析可知，对应目前的产量规模，预热器所存在的问题主要有两个：Cl旋风筒选型偏小，条件允许时，后期可以进行相应的改造；各级旋风筒进口截面风速过大是引起系统压损过高的主要原因之一。各级旋风筒上行管道反求计算结果见表5。«5上行管道反求计算JJlRfHUtt(NmgH>fHjT.i()n,h)管道有效规格MUnMj(ns)热交换时何/$CrCi1.46547403JOOX1000019.30.50CrCj1.426710603500X900021.80.4!CrC11.3972565036×900019.80.4SCrC41.367391003600×8020.10.40从表5可以看出，各级旋风筒上行管道风速均接近上限（正常要求为1720ms）,尤其是增产时对系统压损影响将会更大。热交换总时间1.76s（设计要求为L52.0s）,基本满足生产需要。3技改需求的理论推演根据技改要求，系统增设处理污泥10th,熟料产能达到6500td,目前的预热器与分解炉系统以及能耗等指标，必然受到一些节点问题的阻碍，需要对标定中已经存在的问题进行理论分析，以确定最终的改造方案。3.1 分解炉目前的分解炉炉容已不能充分满足6000td的生产要求。若再新增设污泥处理项目，总的废气量也将因此增加10350Nm3h,折合成废气系数约为0.04Nm3kg熟料。因此，必须对分解炉进行扩容改造。分别对分解炉增加8m、IOm、12m高度进行推演核算，最终确定增加10m的方案，同时加长鹅颈管IOm与C5连接。系统改造增产后（考虑污泥水分蒸发额外增加的废气量），分解炉的反求计算见表6。表6改造后分解炉的反求计一项H出“风M（Nm'4g熟料N度江平均工况风it（m'h）情道fi效规格mmMJt/(Ws)反应时间/S者颈晴1.388701642400514O×38OOO22.01.72分修炉顶部1.3887516456556940×21012.11.73分解炉中部1.2286014307446940×12010.51.14分X炉底部1.1187013105306940X120009.51.26改造后的分解炉（含鹅颈管）烟气总运行时间约为5.85s,满足系统增产及增设处理污泥的生产需要。3.2 预热器目前预热器的压损较高，主要是旋风筒进口风速与上行管道风速较高所致。可以调整浇注料材质，使其厚度降低IoOmm,有效加大旋风筒上行管道有效内径以及进口截面积，降低风速，达到降低系统压损的目的。现场撒料盘距离旋风筒上表面距离均在2.02.5m之间，可以按照1.01.2m的设计标准进行调整，以增大热交换空间。系统改造增产后，各级旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速反求计算见表7,上行管道反求计算见表8。表7改造后旋风筒的反求计算项目tHlW(NmgftH)1：况风W（m）出IliU度八：加K筒规格mm机包版面风逢<ms>进11风速/（Ws）内筒风速*34）C1136IooO4%3154×<tM8003和IS.115.6C11.5113!5396S352×644OSM16.816.0G1.451500166«52×674O5.8517.416.5C.1.4316326328052×674O63S18.616.8C,I.4O16632138552×674O6.4519217.1«8上行管道反求计算4Q出口风H（Nm%p熟料）情遨布牧说格3科1卜移后InmJ4(a<5)热殳换时间/SCrC.1.516577003500×00018.90.58CrcJ1.457500803700X1000019.30.56CrC,1.408163203800×1000019.9050CrC41.40&316003800×800019.90.40从表7、表8可以看出：（1） CKC4、C5的假想截面风速略偏高，但依然满足改造后的生产需要,其他均处于合理的范围内。（2）各级旋风筒内筒风速只是稍高，均处于可控范围内。（3）各级旋风筒进口截面风速由于截面积扩大，风速较改造前略低，有利于降低系统压损。（4）上行管道内径及有效高度调整后，内部风速与改造前基本相当。总的热交换时间有所提高，达到了2.04s,有利于降低系统压损及改善热交换效果。4技改方案（1）将原有分解炉增加10m高度，同时加长鹅颈管IOm与C5连接；（2）所有上行管道（包括旋风筒进口）更换新材质的浇注料，浇注料厚度减少I（X）mm；（3）根据设计图显示，所有散料箱均可下移LOm,以适当延长热交换时间。5技改方案所对应的能耗核算1.1 烧成系统电耗（1）系统总体增产幅度约8.5%,由此引起的除系统风机以外的设备电耗的上升，与产能的增加，可以按照相互抵消来考虑。（2）改造后，上行管道与旋风筒进口截面积增大，预热器总的压损基本可以确保与改造前相当，因此，针对高温风机的电耗变化，可以仅考虑总处理风量增加的情况。据此计算得出，高温风机电耗将上升约为1.12kWh/t熟料。因此，改造后的烧成系统电耗应为28.62kWh/t熟料，低于目标要求。1.2 系统热耗1）污泥处理系统对系统热耗的影响厂家提供的污泥（干）热值约为14797kJkg,按照83%的水分含量，以处理10th计算。污泥焚烧产生的热能：14797×10×（1-83%）×1000=25155240（kJh）污泥中水分蒸发消耗的热能：（2490+1.883×310-4.18×20）×10×83%×1000=24818079（kJh）能量支出与能量吸收基本相当，基本不会造成额外的能量消耗。2）其他调控措施对系统热耗的影响（1）分解炉改造后，燃料燃烧更充分，利于降低系统热耗。（2）标定发现二、三次风风量满足生产要求，风温均存在约50的上升空间。生产上可以通过有效调控，使其温度适度上升。如果能够使二、三次风温分别达到1150°C与950°C左右（正常的运行效果），可以有效降低熟料标准煤耗约1-2kg/to因此，改造后的熟料标准煤耗，应该会低于改造前的103.5kg/t。6改造后运行效果根据以上技改方案，工厂利用停产期间的一个月完成了改造。经过两个月的试运行后，完成了以下运行指标：1）系统产量考核期间，系统喂料量基本在430445t/d。按照实际标定的1.6的生料料耗计算，熟料产量为64506670td,平均产量为6560t/d。2）烧成电耗运行初期，烧成系统日平均熟料电耗约为29.3kWh/t左右，后经过对CI出口至高温风机的漏风处理（主要是针对窑尾余热发电系统的密封改造），以及对C4、C5进口截面积的进一步扩大后，高温风机电耗降至8.15kWh/t熟料，仅比改造前高0.15kWh/t熟料。烧成系统平均电耗控制在28.6kWh/to3）系统热耗在未调节二、三次风风温时，改造后熟料标准煤耗为102.7kgt,与前期预估基本相符。在对篦冷机运行参数进行了调控后，二、三次风风温均上升约20-30,熟料标准煤耗稳定在101.5102.5kgt°4）污泥处理能力污泥处理系统关键是喷入位置，在经过多次尝试之后，确定喷入位置在分解炉（改造后）的中上部（60%左右的高度位置），系统运行平稳，考核期间污泥处理能力为10th（含水83%85%）°标定时就发现CI规格偏小，增产后，其分离效率又有所下降，Cl出口烟气中粉尘含量上升至105gNm3左右。同时，因为对其进口截面进行了改造，所以其本体压损依然为I（M）OPa左右。考虑到改造工程量较大、需要的工期较长，将Cl改造安排在后期单独进行。7结束语水泥厂烧成系统技改是一项系统工程，必须建立在对标定参数进行合理的技术分析，以及反求计算、技术推演的基础上，确定系统中的问题，然后才能据此设计出具体的、有针对性的改造方案。水泥生产发展到今天，其技术已经非常成熟，任何方案都应该有详实准确的理论依据作为技术支撑。也许最终的改造方案很简单，但其推演过程却必须是详细且全面的，才能确保改造方案合理。电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造摘要：随着社会的不断发展，科学技术的进步，我国电厂发展到了新的阶段,素质，电厂锅炉空气预热求的控制回路技术得到了迅猛发展。现阶段，社会对于电力能源的需求总量不断提高，因此，电厂开始改造锅炉空气预热器的控制回路技术，在本次研究中，主要以火电厂为例，对其锅炉空气预热器的控制回路技术进行分析，希望有助于电厂的可持续发展。关键词：电厂锅炉；空气预热器；控制回路；技术改造电厂600MW机组投入到运营中后，实施辅机电源的切换工作以及联锁切换的试验当中，可以看出，电厂锅炉的空气预热器控制回路切换电源的过程中，导致空气预热器减速机的油泵在运行过程中并不稳定，同时，空气预热器中的主电机和辅电机均停止运行，也就是空气预热器发生跳闸，造成锅炉发生异常，改造空气预热器的控制回路技术之后，对该问题进行了有效处理，因此，本文将对其进行有效分析。一、浅析电厂锅炉空气预热器的设备概况和应用效果对于电厂来说，所运用的锅炉预热器是按照美国BAB-CE预热器公司所研究的技术展开设计与制造的。设备的型号为LAIP3494/883,设备的型式是，属于三分仓容克形式的空气预热器。同时，其转子直径是3494毫升，该设备在蓄热元件的高度上，从上向下排列以此是800亳米、800毫米、300亳米，300亳米的冷段蓄热元件是低合金的耐腐蚀性的传热元件，剩余其他的热段蓄热的元件都是碳钢材料。此时，转子是从在下梁中心社会的推力轴承向上梁中心所移动的轴承支撑，还会在同一个九边的形壳体当中存在，上梁和下梁都会和壳体之间相互连接，壳体在钢架上坐落。在下梁下部设置电驱动装置，利用和转子接长轴之间的连接，能够有效带动转子快速旋转。想要有效避免空气在烟气旁边发生侧漏问题，或者是在转子上端和下端半径的位置发生偏移，外侧轴线的方向和圆周方向都要设置径向和轴向与旁路密封的装置，该密封装置运用的是双密封的结构，对漏风率进行有效降低。除此之外，在预热器中还配置了火灾监测的消防系统以及清洗系统，同时，还有吹灰装置和润滑设备与控制设备。电厂空气预热器是锅炉中非常重要的一种辅助性设备，所发挥的作用主要表现在以下几点。一是，促进干燥性和携带煤粉的一次风以及助燃二次风温度的提高，继而提高炉膛中煤粉着火燃烧的稳定性；二是，对锅炉排烟的温度进行降低,以此减小排烟过程中的损失，促进锅炉经济性得以提高；三是，只有一台减速机油泵，如果油泵发生故障，那么空气预热器则不能实施运行，此时，设备的可靠性随之降低。二、电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造的原理和工作流程（一）电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造的原理LA1P394/883的三分仓容克形式的空气预热器属于以逆流的方式进行运行的再生式的热交换器。经过加工之后，形成具有特殊波纹的一种金属蓄热性元件已经在转子扇形的隔全出导内被紧密放置，其中，转子用每分钟0.99转的转速进行旋转，该设备左右两半分别是烟气通道和空气通道。就空气侧而言，其还可以划分成一次性的风通道和二次性的风通道，如果烟气从转子中流经时，此时，烟气就会释放热量到蓄热元件当中，降低烟气的温度；如果蓄热元件已经向空气周围旋转，同时，把热量完全释放给空气，此时空气温度得以升高。一直这样的循环，能够有效地交换烟气和空气。这不只是电站锅炉中的核心部件，同时，还是化工和冶金中比较好的一种节约能源，促进效率提高的热交换设备。（二）空气预热器的控制回路工作流程分析电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造的过程中，两台预热器的主驱动电机和减速机的油泵电源都是从电厂锅炉IA保安中得来的，辅驱动的电机电源从电厂锅炉IB保安中得来。其中，主驱动电机和辅驱动电机两者间共用油泵装置，需要注意的是，主驱动电机和辅驱动电机被启动之后需要在油泵装置进行运行之后才可以正常启动。一般而言，由电厂锅炉IA保安段的电源所提供的空气预热器的主电机和减速机运行。如果主驱动的电机发生故障，此畤，热工控制的逻辑就会自动习切换成辅驱动的电机进行工作，在此基础上，确保空气预热器运行的正常性和稳定性。四、电厂锅炉空气预热器的控制回路的问题和改造（一）电厂锅炉空气预热器的控制回路存在的问题分析一是，机组出现故障跳闸之后，电厂利用电快切的装置动作切换电厂用电或者是锅炉IA保安阶段电源出现问题，就需要将空气预热器中驱动装置的电源向锅炉IB保安阶段的电源进行切换，继而得到供电的目的。然而在这一过程中，电厂锅炉空气预热器的减速机油泵电源是不能被自动地切换到IB电源中的，此时，因为减速机的油泵失去电压不能被正常启动，造成空气预热器的辅驱动电机启动存在问题。空气预热器中的主电机和油泵电机因此丧失了压力，发生跳闸故障，尽管可以向辅驱动电机进行切换而运行，然而有减速机的油泵并没有真正地未运行，所以辅驱动电机是不能被正常启动的，使得空气预热器人突然停运；二是，在热工控制方面，不能合理地设置延时逻辑。电厂锅炉空气预热器的主驱动电机和辅驱动电机全部停止运行，停止30秒之后，和同侧的引风机与送风机发何时能联跳。由于空气预热器的主驱动电机和辅驱动电机发出的跳闸信号的接点都是从开关柜中所得来的，空气预热器电机发生跳闸问题之后，通过变频器将接点发送出去，继而对备用的电机进行启动，对于变频器而言，需要两分钟的时间才可以达到备用电机启动的目的。如果不试试延时修改，就会导致空气预热器的备用电机启动时，导致同侧引风机和送风机发生跳闸，甚至是机组出现BR动作；三是，在电厂中只有一台减速机的油泵设备。如果油泵发生故障，空气预热器也就会停止运行，降低设备的可靠性。(二)电厂锅炉空气预热器的控制回路的具体改造电厂锅炉空气预热器的控制回路的改造可以通过以下途径实现。一是，空气预热器的电控回路改造，也就是在油泵启动的控制回路中，用时间延时接触器取代接触器，用接点的增加延时取代空气预热器的控制接触器，对回路延时进行增设切换时，要保障空气预热器运行的可靠性；二是，改造热工控制的逻辑，把原来的空气预热器中的主驱动电机和辅驱动电机全部停止运行，此时，延时30秒只会与同侧的引风机和送风机联跳。将其改造成：电厂锅炉空气的预热器主驱动电机和辅驱动电机，在延时130秒之后与同侧的引风机和送风机联跳；三是，改造机械回路。电厂锅炉空气预热器中原来的减速机油泵系统，对同类型油泵进行了增加，因此，在减速机油泵发生问题时，出现了备用泵，以此促进设备可靠性的提局。五、结束语对电锅总的空气预热器的控制系统实施改造之后，对切换控制的方式进行改造之后，设备恢复正常的运行，之后在使用第1路的电源时，使得设备发生跳闸故障，在设备运行的过程中能够随意地对控制方式进行切换，所运用的运行方式非常地灵活。只需要确保1路电源的正常性，此时设备就会正常地运行，因为在这一过程中增加了延时断开继电器，对电源进行切换时传动油泵能够以最快的速度启动，并且不会停止空气预热器，所以，这一改造方法的应用价值非常高。通过本文的研究以及改造，可以帮助各种工况背景下空气预热器电源和驱动电机的有效切换，推动电厂的可持续发展。参考文献：1刘仙泰.300MW级燃煤电厂锅炉空气预热器漏风状态分析及控制J.低碳世界，2018(03)：51-52.蒋秋华.电厂锅炉空气预热器控制回路技术改造J.山东工业技术，2016(13)：179.引刘玉倩.三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性研究及工程设计D.重庆大学，2016.许诚.燃煤电站余热资源的热力学评估、能级提升与高效利用D.华北电力大学(北京)，2016.5王祝成.电厂锅炉回转式空气预热器的节能改造及效果分析J.能源技术经济,2010,22(05)：50-53+66.