摻燒高爐煤氣鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)研究

韓衛(wèi)冬

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州510663）

0 引言

某鋼廠自備電廠燃料為燃煤，摻燒高爐煤氣，并可摻燒少量焦?fàn)t煤氣。電廠設(shè)計(jì)燃料為設(shè)計(jì)煤種＋20%高爐煤氣（熱量比例），具有同時(shí)摻燒0～30%高爐煤氣的能力，煤氣中可包含0～20 000 Nm3／h焦?fàn)t煤氣和解析氣的混合煤氣。

1 制粉系統(tǒng)比較

目前國內(nèi)大型鋼廠自備電廠制粉系統(tǒng)基本選用了2種方案，一種為一次風(fēng)機(jī)位于空氣預(yù)熱器之前——中速磨正壓式直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，另一種為一次風(fēng)機(jī)位于空氣預(yù)熱器后——中速磨正壓式直吹式熱一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)。由于要考慮全燒煤工況運(yùn)行，因此磨煤機(jī)選型不論是熱一次風(fēng)還是冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)都是不變的。熱一次風(fēng)和冷一次風(fēng)直吹系統(tǒng)在輔機(jī)選型上主要是三大風(fēng)機(jī)及空氣預(yù)熱器存在差異。通過和設(shè)備生產(chǎn)廠家配合適用于本工程的兩分倉和三分倉空氣預(yù)熱器造價(jià)基本相當(dāng)，另外根據(jù)計(jì)算2種系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)選型也基本一致，因此以下只對2種空氣預(yù)熱器所配置的一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)情況進(jìn)行比較。

1.1 正壓熱一次風(fēng)直吹式鍋爐配套兩分倉空氣預(yù)熱器系統(tǒng)

熱一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)適用于配置兩分倉的空氣預(yù)熱器，配置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)，相應(yīng)制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓式直吹式熱一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)；每臺(tái)鍋爐設(shè)5臺(tái)中速磨煤機(jī)、5臺(tái)電子稱重皮帶式給煤機(jī)、5臺(tái)離心式熱一次風(fēng)機(jī)。

根據(jù)計(jì)算，兩分倉式系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選型如表1所示。

表1 兩分倉式系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選型

1.2 正壓冷一次風(fēng)直吹式鍋爐配套三分倉空氣預(yù)熱器系統(tǒng)

冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)適用于配置三分倉的空氣預(yù)熱器，配置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)，相應(yīng)制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓式直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)；每臺(tái)鍋爐設(shè)5臺(tái)中速磨煤機(jī)、5臺(tái)電子稱重皮帶式給煤機(jī)、2臺(tái)離心式冷一次風(fēng)機(jī)。

根據(jù)計(jì)算，三分倉式系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選型如表2所示。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)計(jì)算及與廠家咨詢，2種系統(tǒng)所配置的空氣預(yù)熱器造價(jià)基本相同，引風(fēng)機(jī)選型參數(shù)基本相同及運(yùn)行狀況基本相同，一次風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)存在較大差異，因此下面所做比較基本以一次風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)為主。

表2 三分倉式系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選型

2.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法

以上2種方案可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較進(jìn)行判別，選取最優(yōu)方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較采用電力行業(yè)認(rèn)可的最小年費(fèi)法。

年費(fèi)用是計(jì)及資金時(shí)間價(jià)值的動(dòng)態(tài)理論，用一個(gè)固定費(fèi)用率f將投資、折舊、利息、稅金、管理（人員工資和待遇）、保險(xiǎn)等費(fèi)用，平均分?jǐn)偟诫姀S投產(chǎn)后至還貸折舊完畢期間的每一年之中，并加上年運(yùn)行費(fèi)用。其表達(dá)式為：

式中，f為固定費(fèi)用率，電力規(guī)劃院為了投標(biāo)橫向比較有可比性，避免標(biāo)準(zhǔn)不一致，除招標(biāo)書有明確指定之外，規(guī)定固定費(fèi)用率統(tǒng)一取f＝0.17，至今仍適用，因此本工程也取f＝0.17；Z為設(shè)備投資，但省略去相同的設(shè)備運(yùn)輸、安裝工程、配套土建費(fèi)用等；U為運(yùn)行費(fèi)，按定義應(yīng)包含燃料費(fèi)、小修費(fèi)、用水費(fèi)、材料費(fèi)等。

為了方便計(jì)算，把大修費(fèi)、管理費(fèi)等折算入f之中。經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，只比較發(fā)電成本。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

運(yùn)行費(fèi)用主要包括風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電耗、風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)費(fèi)用。

2.2.1 運(yùn)行模式

對于火力發(fā)電廠而言，機(jī)組的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)、年利用小時(shí)數(shù)、年利用率等條件對經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果有明顯的影響。本工程按年利用小時(shí)數(shù)5 500 h計(jì)。根據(jù)本工程情況，自備電廠主要以滿足廠內(nèi)自身需求為主同時(shí)多余電量上網(wǎng)銷售，按照年利用小時(shí)數(shù)5 500 h、年運(yùn)行7 800 h，擬定機(jī)組不同負(fù)荷下的運(yùn)行時(shí)間組合，如表3所示。

表3 不同負(fù)荷下的運(yùn)行時(shí)間組合

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格

標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)按1 050元／t計(jì)。

2.2.3 廠用電成本

發(fā)電標(biāo)煤耗暫定為290 g／k W·h，計(jì)算的燃料成本為：290／1 000×1 050／1 000＝0.304 5（元／k W·h）。

2.2.4 風(fēng)機(jī)年電耗量及運(yùn)行費(fèi)用

風(fēng)機(jī)的軸功率可以根據(jù)理論公式計(jì)算出來，再考慮電動(dòng)機(jī)效率為95%，按照本工程計(jì)算的年平均發(fā)電標(biāo)煤耗值，再按本工程標(biāo)煤價(jià)格，計(jì)算出電耗成本。

風(fēng)機(jī)大修周期按照5年，檢修維護(hù)費(fèi)用平均分?jǐn)偟矫恳荒?。其中熱一次風(fēng)機(jī)每次大修費(fèi)用為30萬元，分?jǐn)偟矫磕隇?萬元；冷一次風(fēng)機(jī)每次大修費(fèi)用為5萬元，分?jǐn)偟矫磕隇?萬元；常規(guī)動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)的大修費(fèi)用均按30萬元，分?jǐn)偟矫磕隇?萬元。風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)對比如表4～表6所示。

表4 風(fēng)機(jī)的年運(yùn)行電耗

表5 風(fēng)機(jī)年運(yùn)行費(fèi)用

表6 風(fēng)機(jī)造價(jià)

從表7可看出三分倉方案設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用及年費(fèi)用都占優(yōu)勢。

表7 技術(shù)方案的年費(fèi)對比表

3 設(shè)備可靠性

熱一次風(fēng)機(jī)長期輸送含粉塵的熱空氣，設(shè)備工作條件較為惡劣，可靠性也稍低。冷一次風(fēng)機(jī)輸送的是相對清潔的冷空氣，設(shè)備工作條件好，因此設(shè)備可靠性較高。

4 結(jié)論

無論是兩分倉還是三分倉方案均是可行的，通過以上比較三分倉方案無論是設(shè)備投資還是運(yùn)行費(fèi)用都較低，而且熱一次風(fēng)機(jī)在可靠性上也沒有冷一次風(fēng)機(jī)高，因此推薦采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐配套三分倉空氣預(yù)熱器。

［1］DL／T5145—2002 火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定.北京：中國電力出版社，2002