浅议AQC 炉技术改造

孙京哲

（华沃（枣庄）水泥有限公司， 山东 枣庄 277100）

0 引言

华沃（枣庄）水泥有限公司已建5000t/d 水泥熟料线配套的余热发电项目，装机9MW 汽轮发电机组一套，凝汽器冷却采用空气方式。三炉一机，窑头布置两台，分别为ASH 过热器、AQC 双压锅炉；窑尾布置SP 双压锅炉；AQC 炉产生的次中压蒸汽进入ASH 过热器进一步过热后与SP 炉产生的次中压蒸汽进入补汽式汽轮发电机组进行发电，AQC 炉产生的低压蒸汽与SP 炉产生的低压蒸汽混合后进入汽轮机补汽发电，汽轮机发电机组凝汽器采用空冷机组，设计背压20kpa，发电功率7150kw 左右，吨熟料发电量～29 hwh/t.cl。

水泥线由天津院设计，配套第四代篦冷机，五级预热器。煤磨布置在窑尾。余热发电机组由大连易世达公司总包承建。

1 存在的问题

1、汽轮机凝汽器采用空冷式，背压高，设计背压20kPa，实际运行背压15kPa，背压越高，发电功率越低。

2、汽轮机进汽温度偏低。窑头次中压蒸汽温度正常，400℃左右，但窑尾次中压的蒸汽温度过低，285℃左右，窑头与窑尾的蒸汽混合后，温度在315℃，温度偏低，偏离汽轮机额定工况温度过多，造成汽轮机效率低，发电功率低。

3、AQC 锅炉蒸发量低。篦冷机的取风工艺复杂，原设计的思路是想通过提高烟气的温度来提高热源品质，进而提高效率，增加发电量，但现实却不理想。

（1）ASH 过热器入口温度远超设计值，对管道及设备会造成损害，影响锅炉管束使用寿命；

（2）取热点多，影响烟气流场，虽然取风口多，但取风量却不足，造成AQC锅炉蒸发量低。

（3）窑头取风工艺：

取风口一：篦冷机一段靠前开口取高温530℃次量烟气，烟气通过旋风筒除尘器后进入独立的ASH 过热器（ASH 过热器单独布置于AQC 炉入口旁），然后进入AQC 余热锅炉。

取风口二：篦冷机一段靠后中温335℃主量烟气，同ASH 过热器出口烟气混合进入AQC 余热锅炉，AQC 余热锅炉采用倒置式，烟气流程自下而上，除去大部分烟尘后，与锅炉受热面充分换热，设计排烟温度100℃。

（4）窑尾取热工艺：窑尾从预热器C1 出口取305℃烟气自上而下进入窑尾次高压SP 锅炉，次高压锅炉出口烟气再进入低压SP 锅炉自下而上后排烟温度180℃左右回到高温风机入口管道。

4、原ASH 过热器进口风温设计较高，极易超温，达到650℃～800℃，高温粉尘具有粘性，易黏结在受热面上，堵塞通道，影响换热效果和设备寿命；

2 拟采取的措施

1、措施一：凝汽器冷却采取水冷方式，通过采用循环水冷却系统能够降低背压至7kpa，但需要新建循环水泵房，机械冷却塔，还要改造汽轮机，改造方案复杂而且费用高，改造周期长，改造完成可以增加发电功率1800kw。

2、措施二：改造窑头取热点并更换锅炉，将窑尾SP 炉产生的蒸汽拉至窑头AQC 炉公共过热器，进一步过热提高蒸汽品质，进而提高发电效率，增加发电量。

3、措施三：封闭篦冷机一段开口，扩大篦冷机一段后部的开口，使篦冷机烟风流畅均匀，取风量较之前增大。取风口烟风温度在400℃左右。

通过以上分析，对本项目ASH 过热器及AQC 炉，存在着高温烟气超温，进口烟道温损大，受热面易积灰，不易清理等弊端，影响了锅炉的正常运行；另外AQC炉的潜力没有充分发挥出来。决定在本次改造中对AQC 炉进行重新设计并更换，在篦冷机另一侧重建。

（1）原窑头取热工艺复杂，采用措施三可以简化操作，同时取热更多；

（2）原AQC 炉已经使用5 年且管道长期在偏离设计工况下运行，设备存在安全隐患，更新AQC 炉设备及非标管道，消除安全隐患；

（3）新AQC 炉设置公共过热器，将窑尾SP 炉的蒸汽温度进一步提高，使进入汽轮机的蒸汽温度在额定工况温度下运行，提高汽轮机的发电效率。

3 新的设计方案

原方案篦冷机开两个取风口，篦冷机前段开口温度530℃的烟气进入旋风筒除尘器，除去大颗粒粉尘后进入ASH 过热器，ASH 过热器设置于倒置AQC 炉入口旁边，篦冷机中部取335℃的烟气进入倒置式AQC 炉后与ASH 过热器出口的烟气混合后进入AQC 锅炉，AQC 炉交换完热量后，烟气排至原水泥线窑头收尘器入口管道。工艺复杂，操作繁琐。

改造后取热工艺系统:篦冷机中部仅开一个取风口，篦冷机中部靠前位置取温度400℃的烟气直接进入倒置式AQC 锅炉，锅炉出口接回原水泥线烟气管道，操作简单。

蒸汽系统:来自SP 炉的次中压蒸汽与AQC 炉次中压蒸汽混合后，进入AQC 炉的公共过热器进一步过热后进入汽轮机发电，来自SP 炉的低压蒸汽与AQC 炉的低压蒸汽混合后进入汽轮机补气发电。

主机设备

根据华沃(枣庄)水泥有限公司已建5000t/d 水泥熟料线余热条件采用两炉一机装机方案，主机设备有AQC 窑头双压余热锅炉、SP 窑尾余热锅炉、补汽凝汽式汽轮机、汽轮发电机。其中AQC 窑头双压余热锅炉为新增设备，SP 窑尾余热锅炉、汽轮机、发电机原设计满足使用，利旧即可。

1、窑头AQC 双压余热锅炉

窑头AQC 双压余热锅炉采用双压倒置式结构，立式自然循环，带有两个汽包，沉降室与锅炉结合。烟气自下而上通过锅炉，先后经过布置在锅炉内部的公共过热器、高压过热器、高压蒸发器，低压过热器、低压蒸发器和公共省煤器。管箱采用左右对称结构，这些管箱均通过底座型钢将自身重量传递到钢架的横梁上。采用这种管箱式结构，可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉效率，减少现场安装的工作量。

AQC 余热锅炉受热面全部使用异形换热组件—螺旋鳍片管。AQC 炉的高压省煤器出水分两部分，一部分供AQC 炉使用，另一部分通过管道输送到SP 炉的省煤器中。低压段给水为独立的系统，低压省煤器出水直接进低压锅筒。

由于烟气中的废气粉尘为熟料颗粒，粘附性不强，除尘方式采用惯性沉降；锅炉入口烟气自下而上，惯性除尘，控制合理烟速，进口加导流均布装置，迎风受热面加防磨盖板等特定技术保证锅炉管束免受烟气颗粒的冲刷、磨损及腐蚀，以防止高速高温含尘气体对对流管束的韧性、强度、耐磨性造成影响，保证锅炉的换热效率，使排烟温度降至100℃左右。

2、SP 窑尾余热锅炉

利旧。

3、补汽凝汽式汽轮机

补汽式凝汽汽轮机是为了适应废气余热发电而设计开发的新型汽轮机，其独特的补汽结构，可以使低压蒸汽甚至是饱和蒸汽补入汽轮机增加做功，从而提高汽轮机的发电量，热量利用率可提高8%左右。汽轮机原设计满足要求，利旧。

4 运行情况

本项目投资1300 万元，建设工期7 个月，改造后电站的平均发电功率达到8200kW，运行稳定，达到了较理想的效果。