摘要:
前言
在不影响水泥窑正常生产工艺、不增加电耗和热耗的前提下，如何提高水泥窑吨熟料发电量，一直是广大水泥生产企业所关心的问题，同时也是致力于纯低温余热发电事业的广大工程技术人员研究的课题。影响水泥窑吨熟料发电量的因素和环节较多，通过水泥窑纯低温余热锅炉的优化设计，提高余热锅炉的产汽量是提高吨熟料发电量必要的前提条件。
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本文着重探讨如何进行水泥窑纯低温余热锅炉的优化设计，以提高余热锅炉的使用性能、提高余热锅炉的产汽量。
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1 准确的传热计算、合理的各部件受热面配置
余热锅炉的热力计算，尤其是低温翅片管传热计算，目前没有相应的热力计算国家标准。盐城市锅炉制造有限公司结合二十多年的余热锅炉设计经验，通过引进和自主研发相结合，形成了自成一体、科学合理的余热锅炉热力计算方法。能够准确配置过热器、蒸发器、省煤器和热水段各部件的受热面，这一点对于双压系统的余热锅炉尤为重要，因为双压系统余热锅炉分窑头、窑尾，高参数、低参数，过热器、蒸发器、省煤器和热水段十几个部件，各部件的受热面配置必须准确合理，否则就会影响锅炉的产汽量和蒸汽参数。
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在准确计算各部件受热面的基础上，不同部件的受热面还须设计一定的裕度，考虑水泥窑实际运行工况，窑头烟气量和烟气温度波动大的特点，ASH过热器、AQC锅炉过热器受热面预留的6％～7％裕度，这样AQC锅炉的产汽量受烟气波动的影响较小。SP锅炉受热面设计预留3％～4％裕度，这样即使SP锅炉运行时受热面有轻度积灰，也不会影响锅炉的产汽量。
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2 注意ASH过热器的防堵、AQC锅炉的防磨
ASH过热器的堵灰是近年发现的新问题，其原因是进入ASH过热器的烟气温度波动幅度较大，达到650℃以上时，烟尘软化熔融堵塞在ASH过热器的螺旋翅片管受热面上，设计时在烟气进口段采用不易积灰的膜片管，可有效的解决此问题。
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AQC锅炉烟气中含有较多的坚硬的熟料颗粒，如处理不当，受热面就会产生严重的磨损，影响磨损的因素很多，如烟气流速、含尘量、管外径等，可以用以下关系式来表示：
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ΔＧ＝ＫＷ3.52Ｃ0.642d0.92t
ΔＧ—磨损量，g；Ｋ—实验系数；Ｗ—烟气速度，m/s；Ｃ—含尘量，g/m3；d—管外径，mm；t—时间，s。
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由上式可以看出，烟气速度对磨损的影响最大，因此设计时选取适当的、较低的烟气速度。同时设计时要组织好烟气的动力场，设置导流和均流装置，避免偏流和涡流，防止局部磨损，并在蛇形管弯头处采用特制的盖板遮盖。
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另外，烟尘颗粒越大，磨损速度也越快，因此在ASH过热器和AQC锅炉之前设置沉降室，可以把大颗粒的熟料沉降下来，减轻磨损。
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3 SP锅炉采取有效的清灰措施，可提高锅炉的产汽量
由于进入窑尾SP锅炉的烟气含尘浓度在60~120g/Nm3左右，含尘量大，粒径小，平均粉尘粒径1～30μm，特别容易引起受热面积灰，甚至堵塞。
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在设计SP锅炉时，首先适当的增大受热面补偿积灰造成的影响，其次是选用清灰周期短、效果好的锤式机械振打清灰，这两者有机结合，前者可以降低清灰振打频率，减轻蛇形管焊口的疲劳，后者可以提高锅炉产汽量。
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4 采取有效的锅炉密封措施，避免漏入冷风影响锅炉的产汽量
AQC锅炉和SP锅炉都有一定的负压，尤其窑尾SP余热锅炉烟气侧负压很大，一般都在负5000Pa以上，如果密封措施做不好，大量冷空气漏入炉内，会影响到水泥窑的正常运行，降低锅炉的产汽量。
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设计时，锅炉受热面采用整体内挂式结构，锅炉整体采用钢板全焊接密封，并采用特殊的管子穿墙密封装置及专用炉门装置，振打装置穿墙采用油浸盘根和特殊的橡胶圈密封措施。
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５借鉴国外标准，合理设计每个细微结构
盐城市锅炉制造有限公司今年采用美国ASME标准和印度IBR标准为印度设计制作了BVC5100t/d、SCW4500 t/d、CCW+BCW4400 t/d、CCW+BCW2×1000 t/d五条水泥窑生产线的全套纯低温余热锅炉，使盐城市锅炉制造有限公司的设计制作水平上了一个新的台阶。在国内产品的设计中，执行中国标准的同时，也借鉴国际标准中优于国内标准的合理之处，优化锅炉的每个细微结构，比如焊接节点形式。这样设计出来的锅炉性能更优、寿命更长、产汽量更高。
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6 应用情况
盐城市锅炉制造有限公司根据每一个客户实际要求，结合多年来设计与制造余热锅炉所积累的丰富经验及水泥工艺自身的特点，不断优化水泥窑纯低温余热锅炉的设计，已设计制作了华新金猫苏州水泥有限公司、枣庄榴园水泥有限公司、浙江绍兴兆山建材有限公司、兆山新星集团有限公司、印度博拉水泥公司等五十几条水泥窑生产线的纯低温余热锅炉，分别配套1000t/d～5100t/d水泥窑生产线，锅炉的运行良好，产汽量高，为提高吨熟料发电量创造了必要的前提条件。以兆山新星集团水泥窑纯低温余热锅炉发电系统为例，吨熟料发电量正常维持在45kwh左右。