焦?fàn)t煤氣在300MW大型循環(huán)流化床鍋爐摻燒應(yīng)用

宋偉

摘 要：介紹300MW循環(huán)流化床鍋爐對摻燒焦化廠附產(chǎn)品——焦?fàn)t煤氣的研究和首次成功應(yīng)用。焦?fàn)t煤氣在大容量、高參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用上取得成功，有較強(qiáng)的推廣意義。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 焦?fàn)t煤氣 正壓 床溫 床壓

中圖分類號(hào)：TK229.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）007-014-03

1 工程概況

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司一期工程為2？00MW國產(chǎn)自主研發(fā)型亞臨界CFB燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐設(shè)備選用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的自主研發(fā)型300MW級單爐膛循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐型號(hào)：DG1025/17.5-II19。設(shè)計(jì)燃料為劣質(zhì)煤、煤矸石和部分煤泥。#1、#2機(jī)組分別于2009年10月28日、2010年2月5日投產(chǎn)。

表1 鍋爐規(guī)范

2010年，廠區(qū)門口新建一焦化廠，年產(chǎn)富余焦?fàn)t煤氣約2億立方米，熱值約4000Kcal/Nm3。為充分減少環(huán)境排放污染，達(dá)到綜合利用效果，我公司和焦化廠共同就鍋爐摻煤焦?fàn)t煤氣一事進(jìn)行友好合作。開始研究并實(shí)施在鍋爐中摻燒部分焦?fàn)t煤氣。

表2 凈干煤氣組成

2 煤氣摻燒的方案

2.1 煤氣燃燒器在鍋爐上的布置

根據(jù)鍋爐現(xiàn)有布置情況，結(jié)合焦?fàn)t煤氣特點(diǎn)，在鍋爐側(cè)墻、后墻交錯(cuò)布置共計(jì)8 只氣體燃燒器，即側(cè)墻各1 只、后墻6 只。燃燒用風(fēng)取自上二次風(fēng)箱。焦?fàn)t煤氣燃燒器布置（如圖1-圖2所示），以保證爐內(nèi)流場的均勻性。

圖1 氣體燃燒器布置圖

圖2 氣體燃燒器布置圖

2.2 摻燒方案的說明

鍋爐爐膛尺寸（長卓韤贅擼┪？8275？439？9900。布風(fēng)板標(biāo)高為10m。

根據(jù)鍋爐特點(diǎn)，分別在24.5m層布置6支和在14m層爐左、右側(cè)墻各布置1支煤氣燃燒器，每爐共布置8支，實(shí)現(xiàn)了在鍋爐寬度范圍內(nèi)的均布，理論上也保證了投運(yùn)時(shí)，鍋爐兩側(cè)的熱平衡。為防止爆燃，煤氣燃燒器不設(shè)點(diǎn)火裝置，考慮到焦?fàn)t煤氣著火點(diǎn)為650℃，計(jì)劃在爐膛溫度達(dá)到850℃以上時(shí)，也即鍋爐正常運(yùn)行時(shí)投運(yùn)煤氣燃燒器，可保證煤氣投入到爐膛內(nèi)時(shí)能全部燃燒，防止爆炸。

當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量在50%～100%BMCR范圍內(nèi)，不需特殊燃燒措施，即可滿足汽輪機(jī)對參數(shù)的要求。若低于50%BMCR 負(fù)荷，再考慮需有特殊的燃燒和調(diào)整手段。

當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量在50%～100%BMCR范圍內(nèi)，鍋爐原控制參數(shù)——床溫、出口過量空氣系數(shù)不變，出口溫度的變化也較小，只是爐膛下部空氣量和煙速隨負(fù)荷變化而稍有變化，鍋爐出口溫度保持在額定值不變。

當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量降低到50%BMCR以下，為保證其穩(wěn)定運(yùn)行，床溫和流化速度需有一個(gè)最低保證值，因而，爐膛出口過量空氣系數(shù)相應(yīng)加大，并且，隨著鍋爐蒸發(fā)量的繼續(xù)降低，爐底一次風(fēng)的量基本不變，二次風(fēng)量隨負(fù)荷波動(dòng)而適當(dāng)變化，這樣既保證了鍋爐在低負(fù)荷時(shí)的流化質(zhì)量，還能維持一個(gè)較高的床溫，保證低負(fù)荷時(shí)不需投油穩(wěn)燃。

本技改工程摻燒焦?fàn)t煤氣，比例較大，達(dá)到鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況下入爐熱量的20%以上，所以低負(fù)荷工況下，焦?fàn)t煤氣的投入運(yùn)行起到了一定的穩(wěn)燃作用，減少甚至避免床上油槍的投入，既達(dá)到了節(jié)約燃油的目的，也保證了鍋爐在低負(fù)荷工況下的各參數(shù)在正常范圍內(nèi)。

加入煤氣進(jìn)行摻燒后，鍋爐產(chǎn)生的灰量較同等負(fù)荷下全部燒煤有較大減少，但是因摻燒量是有限的，按入爐熱量計(jì)算最多也就是30～40%BMCR工況下設(shè)計(jì)煤質(zhì)的熱量，因此對鍋爐傳熱影響很小。對循環(huán)物料的穩(wěn)定基本沒有影響。

2.3 煤氣系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)（見表3）

3 使用效果

技改后，整套系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)。兩臺(tái)鍋爐煤氣系統(tǒng)在試運(yùn)行期間，各參數(shù)良好，煙、風(fēng)系統(tǒng)正常、穩(wěn)定。各級過熱器和高溫再熱器管壁不超溫，水冷壁壁溫分布均勻，不超溫；減溫水量少量增加，排煙溫度下降較小。煤氣摻燒對鍋爐實(shí)際運(yùn)行參數(shù)基本沒影響，可控易控。煤氣摻燒達(dá)到了鍋爐穩(wěn)定、安全、連續(xù)、文明生產(chǎn)的條件。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）煤氣價(jià)格：0.30元/Nm3；煤氣熱值：3800Kcal/Nm3；合同期：兩年；流量：2.65？04 Nm3/h計(jì)算，年度煤氣的支出費(fèi)用如下：

年煤氣總量：2.65？04？4？50=159000000（Nm3）

年總費(fèi)用：159000000？.30=4770萬元

鍋爐全部燃燒利用率90%計(jì)算，每年焦?fàn)t煤氣可利用總發(fā)熱值：

159000000？800？0% =5.4378？011Kcal

同樣熱值煤炭按2010年電廠平均發(fā)熱值單價(jià)0.135元/千Kcal計(jì)算，需煤炭支出款5.4378？011？.135=7341.03萬元。

年節(jié)省燃料款：7341.03-4770=2571.03萬元

年節(jié)省燃料成本（稅后）：（7341.03-4770）/1.17=2197.46萬元

（2）灰渣收入損失。按照每年實(shí)際摻燒焦?fàn)t煤氣的總量，年總有效發(fā)熱值5.4378？011Kcal，入爐發(fā)熱值5.4378？011？.9 =6.042？011Kcal，折合平均發(fā)熱值3800Kcal/Kg的煤炭，年合計(jì)減少15.9萬噸煤炭。

平均按32億KW.h電量測算，年耗平均發(fā)熱值4300Kcal/Kg的煤炭155萬噸。因焦?fàn)t煤氣摻燒減少的煤炭量占正常煤炭用量的10.26%。

改造之前，我公司全年灰渣收入約850萬。因焦?fàn)t煤氣摻燒減少的灰渣量也相應(yīng)減少為10.26%，灰渣收入每年減少87.21萬元。

（3）綜合效益分析?？紤]每年節(jié)省的燃料費(fèi)用及減少的灰渣收入，年摻燒焦?fàn)t煤氣凈收益為2197.46-87.21=2110.25萬元。

3.2 改造前后參數(shù)對比表（表4）

4 結(jié)論

（1）焦?fàn)t煤氣摻燒項(xiàng)目每年可替代燃煤15.9萬噸、減排粉塵 2.87 萬噸、減排爐灰3.37萬噸，進(jìn)一步提高城市空氣質(zhì)量。

（2）避免焦化廠焦?fàn)t煤氣燃燒散放的環(huán)境污染。

（3）進(jìn)一步節(jié)能降耗，每年可為公司贏利2110.25萬元。

（4）江蘇徐礦發(fā)電公司的煤氣摻燒項(xiàng)目，是針對目前大型循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)，緊跟國家節(jié)能減排目標(biāo)而有先見之明的選擇。本項(xiàng)目具有示范性，該項(xiàng)目的成功投運(yùn)，對國內(nèi)國類同機(jī)組進(jìn)行煤氣摻燒有指導(dǎo)意義。

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