铝行业余热发电项目生产运行管理总结

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摘要：以铝行业余热发电系统为对象，分别探讨了系统运行前的电气调试技术以及运行过程中发电系统汽轮机组的运行管理技术，形成了相对完善的余热发电项目生产运行管理技术体系。

关键词：余热发电 电气调试 项目管理 生产运行

中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0069-01

1、引言

近些年来，随着环境污染问题日趋严重、能源资源趋紧等问题的出现，国家针对当前的问题提出了“清洁生产、节能降耗与减排”的政策，要求工业企业必须进行能源削减，通过对生产设备、生产技术、生产工艺流程、产品创新设计的改造，使得企业生产的所有环节都走上节约能源的环节，达到减少污染的目的。为了落实国家政策，当前铝行业企业大多建立起了与铝生产主业相配套的生产企业，这些企业通过利用生产过程中产生的余热发电。

当前，所采用的余热发电系统主要包括炭素煅烧窑余热发电系统以及电解槽低温烟气余热发电系统两种。本文将从电气技术角度出发，探讨余热发电系统建设以及运营过程中节能的相关问题，给铝行业余热发电项目的运行提供参考。

2、铝行业炭素煅烧窑余热发电系统运行中的电气调试

2.1 发电机组启动前的相关准备工作

保证发电系统锅炉、发电机房以及整个余热发电系统硬件基础达到基本条件，具备系统联动的基本要求。其次，对系统的高压电缆、变压器、高压柜以及综合保护装置等设备进行试验，确保这些设备能正常运行。对汽轮机进行煮炉操作，确保汽轮机组达到冲转要求。同时，做好联锁试验工作，通过主汽门和发电机的出线柜完成主保护工作。

整个发电机组启动前的联锁保护工作包括对汽轮机轴向位移、汽轮机组振动、轴承回油温度、冷凝器的真空度、汽轮机前后轮的回油温度、发电机定子温度、汽轮机瓦轴温度等相关参数进行联动保护。

2.2 发电机组短路特性试验

短路试验是在机组新安装或者是在运行管理过程中对机组大修之后需要采取的试验步骤，主要是考虑到这时机组中因为剩磁不足而导致自并励后难以升压的问题，通过预先的短路试验来形成足够大的磁场，使得机组中有足够的剩磁而能够升压。同时，利用短路试验还能够对每个电流互感器的极性进行验证，保证电流回路正确。因为继电保护是根据CT回路而进行的，因此保证CT回路准确能使得保护装置正常工作，能保证后续的空载试验更加安全。

通过检验发电机的短路特性试验，不但能够获得短路特性曲线，而且还可以求得饱和的同步电抗与短路比。另外，还能够对转子、定子绕组间可能存在的无匝间短路部件故障进行判断。在实施过程中按如下步骤进行：

（1） 首先要将发电机定子的出现电缆予以拆除，同时采用短路排进行短接，采用高压柜给励磁变压器直接供电。这时，因为用电负荷增加，必须对综合保护装置的相关设定参数进行修改。

（2） 对励磁电流进行调节，使得发电机的定子电流分为八个水平逐步增加至额定值，同时将每一点的励磁电流、定子电流进行记录，最后将定子电流从额定值调为零，在对上面记录的相关测量点进行再次记录。

（3） 基于所测量的定子电流和励磁电流绘制短路特性曲线，并将之与发电机机组生产产生所提供的曲线图进行对比，确保误差在允许范围中。

（4） 将灭磁开关、发电机出口短路器断开，同时将短路排拆除，再次将发电机出线、励磁变压器连接，进行下一步调试。

2.3 电机的空载特性试验

发电机的空载特性是发电机额定转速下，定子绕组电流为零时的励磁电流与出线电压之间的关系曲线。

首先，分十次将发电机组的定子出现电压从零逐步上调至1.3Ue，同时对每一点的测量值进行记录，降压之后对每一点的电压值进行重复测量。在整个操作过程中，要注意到当发电机机组的端电压超过了额定值时，这时铁芯温度上升很快，为了保证发电机组安全，必须尽量缩短试验时间，通常要求在5min以内。同时，为了铁芯自身磁滞现象的干扰，在调节励磁电流时要朝一个方向调节，以提高测量准确性。

然后，根据所记录的测量值绘制发电机组空载特性曲线图。后续继续进行超速试验，然后即可进行并网发电。

对于电解槽低温烟气余热发电系统，通过利用电解槽所产生的低温烟气进行发电，并将之整合至整个能源系统当中，能够达到有效利用低品位能源的目的，从而提高企业的经济效益，确保能源充分利用。

3、铝行业炭素煅烧窑余热发电系统运行管理技术总结

3.1 余热发电项目生产主要技术问题

因为余热锅炉采用的使用生产过程中产生的烟气作为热量来源，因此整个发电过程容易受到生存环节多方面的影响，热量供应稳定性不足。一旦生存过程中任何一个环节出现问题都将造成整个发电系统不能正常生产。所以，为了保证整套余热发电系统运行平稳，尤其是设备遇到事故时，需要尽量使用“不停炉、不停机”的作业方式，这也是整个生产运行管理工作所追求的最终目标。

以生产过程中的水为例，作为整个动力传输的关键介质，生产用水一旦切断，将会导致载荷不足，锅炉、汽轮机等停止运行的问题。同时，提供余热的生产设备也需要进行保温操作。这些因素都会影响到余热发电的正常进行。

从当前的实际运行过程来看，在处理过程中，主要存在如下几个方面的问题：

首先，生产系统必须停止运行后才能进行处理，造成的影响范围较大，对整个生产环节的经济损失程度较大；

其次，考虑到其中热工设备的特殊性，一旦停止运行，整套设备从开机启动到能够正常工作至少需要8h以上，不但不能为整个生产企业提供生产、生活用汽，而且还会使得所有热工设备的使用寿命缩短；

再次，在检修作业过程中，不但要浪费大量的蒸汽和热量，而且还需要大量的人员参与进来，浪费人力资源，并产生噪音污染以及烟气污染等。

3.2 管理技术措施

某余热发电工厂由于电力设备发生故障，导致发电生产过程中的工业用水停止供应，而且后续供水时间没有确定。这时，企业生产中正在运行的设备包括两台汽轮发电机、三台锅炉。在获悉停水通知之后，运行管理人员综合相关因素，通过分析余热发电系统，基于“不停机、不停炉”的原则，并确保系统能够平稳运行，而对余热发电系统进行了适当的运行控制改进。

合理部署好控制与调整工作是运行管理工作的关键。根据朗肯循环及质量守恒定律，在整个运行管理过程中还需要做好如下相关工作：

（1） 将软水箱与外部供软水的阀门切断，以保证有足够的水用于煤气供应，该线路在四小时内补充水依然能够正常生产。同时，确保锅炉―汽机―冷凝管―除氧设备―锅炉的整个循环回路保持质量守恒，确保锅炉中的水得到有效补充；

（2） 在对回转窑进行操作的过程中，要及时的响应减料保温需求，对生产中使用的三台回转窑进行有序操作，及时对余热烟气的温度进行调整，从之前的1050℃下调至950℃。同时，通过对锅炉烟气负压的调整（从之前的-170Pa调至-100Pa），确保锅炉蒸汽的蒸发量低于汽轮机发电所耗费的最大蒸发量，避免出现蒸汽排空的问题；

（3） 为了尽量延长锅炉、汽机的正常运行时间，可以将对外供汽的总阀门关闭，停止对外的生产、生活用汽，保证锅炉在发电之后产生的冷凝循环水能够实现自我循环。同时，对整个热力系统的供水状况进行检查，杜绝漏气、跑汽、滴水等问题的出现，尽量降低水量消耗，确保锅炉正常稳定运行；

（4） 做好软水与疏水的管理工作，同时在必要的时候可将之作为除氧设备的补充用水。在整个过程中，通过如此处理之后，锅炉还必须关闭排污处理过程，以确保锅炉维持在安全水位运行。

结语

为了能够提高余热发电系统的运行效率，确保系统的运行可靠性，在实际的运行管理过程中不但要做好运行前的电气调试工作，同时还要做好系统日常的运行管理工作，只有这样才能保证系统运行效率，保证系统经济效益。

参考文献

[1] 罗宗山.张红亮.张翮辉.铝电解槽烟气预热阳极炭块的探索研究[J]. 有色金属（冶炼部分），2011（12）.

[2] 王亮，李清海，蒙爱红.张衍国有机工质余热发电技术的研究进展及其应用前景[J].能源技术， 2010（1）.