中煤干燥燃用經(jīng)濟(jì)可行性分析

周群杰

（徐州華美坑口環(huán)保熱電有限公司 江蘇 徐州 221141）

0 引言

我廠燃用的中煤主要是通過煤泥系統(tǒng)處理后進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，由于處理后的中煤摻水量大，致使鍋爐排煙中水蒸汽含量增大，從而導(dǎo)致煙氣中水蒸汽分壓增大，水蒸汽的露點(diǎn)溫度增高。根據(jù)圖1所示，在排煙溫度及煙氣中的硫酸蒸汽含量不變的情況下，煙氣的露點(diǎn)溫度隨著煙氣中水蒸汽含量的增加而變大，也就是說煙氣中的水蒸汽在鍋爐尾部煙道受熱面易結(jié)露，造成煙道尾部受熱面的灰粘連及低溫腐蝕（酸腐蝕），影響鍋爐尾部煙道的傳熱及安全。另外，摻水后中煤進(jìn)入爐內(nèi)后，會(huì)直接落入料床，由于含水量大，易導(dǎo)致床溫低及調(diào)節(jié)難度增大。再者，大量的水分吸收爐內(nèi)熱量后，會(huì)隨排煙排出，造成熱量損失，影響鍋爐效率。又考慮到中煤中含有大塊矸石等不確定性因素，很容易造成煤泥預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，造成設(shè)備維護(hù)、維修量增大，所以決定采用干燥系統(tǒng)對(duì)中煤進(jìn)行干燥，干燥后的中煤可通過輸煤系統(tǒng)進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。

圖1

1 中煤干燥系統(tǒng)

考慮到現(xiàn)有的中煤及煤泥干燥方法及我廠實(shí)際運(yùn)行情況，預(yù)采用蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)對(duì)中煤進(jìn)行干燥，系統(tǒng)運(yùn)行圖如圖2。

圖2

中煤經(jīng)篩分裝置篩分后進(jìn)入料斗，然后由給料機(jī)給入回轉(zhuǎn)式干燥器，經(jīng)過熱蒸汽干燥后溢出的水蒸汽及粉塵由熱空氣帶入除塵器，經(jīng)除塵后由引風(fēng)機(jī)排入大氣，被干燥后的中煤由皮帶輸送機(jī)輸送至儲(chǔ)煤處。

2 中煤干燥經(jīng)濟(jì)可行性分析

中煤干燥經(jīng)濟(jì)可行性可通過中煤干燥成本與干燥后收益二者進(jìn)行比較分析。中煤干燥成本由兩部分組成：①中煤干燥系統(tǒng)初投資；②中煤干燥系統(tǒng)運(yùn)行成本。中煤干燥后收益主要由三部分組成：①鍋爐燃燒干燥后中煤，鍋爐效率提高的節(jié)煤量；②鍋爐燃燒干燥后中煤，由于含水量下降，水蒸發(fā)少吸熱節(jié)煤量；③隱性收益，為中煤經(jīng)現(xiàn)有煤泥系統(tǒng)燃燒的運(yùn)行成本。

為了能直觀的表述中煤干燥系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性分析，現(xiàn)假定鍋爐燃燒完全采用中煤作為燃料，且燃用干燥前、干燥后中煤時(shí)，鍋爐蒸發(fā)量不變，即把鍋爐蒸發(fā)量作為經(jīng)濟(jì)可行性分析的基準(zhǔn)點(diǎn)。

2.1 已確定條件

①鍋爐一定蒸發(fā)量下，燃用未干燥且摻水后中煤的耗煤量 G1（t／h）；

②鍋爐燃用未干燥且摻水后中煤的含水量d1；

③鍋爐燃用未干燥且摻水后中煤時(shí)鍋爐效率η1；

④中煤干燥前含水量d″1；

⑤中煤干燥后含水量d2；

⑥鍋爐燃用已干燥中煤時(shí)鍋爐效率η2；

⑦鍋爐排煙中水蒸氣的焓值h排；

⑧鍋爐入爐中煤中水的焓值h給；

⑨中煤的低位發(fā)熱量qZM。

2.2 鍋爐燃用未干燥且摻水中煤

根據(jù)前面表述，鍋爐燃用已干燥后中煤的收益，即為鍋爐在燃用未干燥（摻水后）、已干燥中煤且保證鍋爐蒸發(fā)量不變時(shí)，鍋爐的節(jié)煤量。

鍋爐燃用 G1（t／h）未干燥（摻水后）中煤時(shí)，其中無水分中煤中的量為：

鍋爐燃用 G1（t／h）未干燥（摻水后）中煤時(shí)，其中中煤中的水分為：

G1S（t／h）水量在鍋爐蒸發(fā)吸熱量為：

式中

h排——鍋爐排煙中水蒸氣的焓值，kJ／kg；

h給——鍋爐給煤所含水分的焓值，kJ／kg；

則供給G1S水量蒸發(fā)無水分中煤耗煤量為：

式中

qZM——無水分中煤的低位發(fā)熱量，kJ／kg；

則供給鍋爐蒸發(fā)，即汽機(jī)負(fù)荷的無水分中煤煤耗為：

2.3 鍋爐燃用已干燥中煤

根據(jù)前面表述，燃用干燥前（摻水后）、干燥后中煤時(shí)，鍋爐蒸發(fā)量不變，但燃用干燥后中煤，鍋爐效率提高，燃用干燥后中煤鍋爐效率為η2。現(xiàn)假定燃用干燥后中煤，即含水量為d2的中煤耗煤量為 G2（t／h）。

鍋爐燃用G2（t／h）已干燥中煤時(shí)，其中無水分中煤為：

燃用干燥后中煤，供給鍋爐蒸發(fā)，無水分中煤煤耗為：

鍋爐燃用G2（t／h）已干燥中煤時(shí)，其中中煤中的水分為：

G2S（t／h）水量在鍋爐蒸發(fā)吸熱量為：

則供給G2S水量蒸發(fā)無水分中煤耗煤量為：

則鍋爐燃用 G2（t／h）已干燥中煤中無水分中煤、供給鍋爐蒸發(fā)無水分中煤煤耗、供給G2S水量蒸發(fā)無水分中煤耗之間的關(guān)系為：

根據(jù)上式，可將G2計(jì)算出，即可確定在保證鍋爐蒸發(fā)量不變情況下，鍋爐燃用已干燥中煤耗煤量。

2.4 鍋爐節(jié)煤量

鍋爐燃用干燥前（摻水后）、干燥后中煤，在鍋爐蒸發(fā)量不變的情況下，無水分中煤節(jié)煤量為：

則標(biāo)煤節(jié)煤量為：

式中

qBM——標(biāo)煤的發(fā)熱量，kJ/kg；

則節(jié)約標(biāo)煤的收益為：

式中

NBM——標(biāo)煤的價(jià)格，元/t；

2.5 中煤干燥

根據(jù)上述分析，在保證鍋爐負(fù)荷不變情況下，至少干燥含水量d″1（未摻水）的中煤量為：

則干燥GGZ中煤由含水量d1變?yōu)楹縟2時(shí)，中煤的失水量為：

則在干燥過程中，干燥器內(nèi)被干燥介質(zhì)，即中煤總吸熱量為：

考慮到加熱器的工作效率，則加熱介質(zhì)（熱空氣或過熱蒸汽）應(yīng)攜帶的熱量為：

式中

C中煤——中煤的比熱容，kJ／kg·K；

ηGZ——干燥器的工作效率；

T進(jìn)口、T出口——中煤進(jìn)出口干燥器溫度，℃；

h進(jìn)口、h出口——中煤進(jìn)出口水、水蒸氣焓值，kJ／kg。

2.6 蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)的計(jì)算

蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)即采用汽機(jī)的低品位抽汽來干燥中煤，干燥G2（t／h）的中煤，低品位蒸汽的抽汽量為：

式中

HCQ——低品位蒸汽焓值，kJ／kg；

由于汽機(jī)抽汽，機(jī)組少發(fā)的電量為：

式中

ηm——汽機(jī)的軸端效率；

ηg——發(fā)電機(jī)效率；

則機(jī)組單位小時(shí)少發(fā)電量的供電虧損為：

表1 鍋爐耗中煤量為30t／h時(shí)，經(jīng)濟(jì)可行性計(jì)算

表2 鍋爐耗中煤量為40t／h時(shí)，經(jīng)濟(jì)可行性計(jì)算

表3 鍋爐耗中煤量為50t／h時(shí)，經(jīng)濟(jì)可行性計(jì)算

式中

NGD——供電價(jià)格，元/kW·h；

則蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)運(yùn)行，機(jī)組總收益為：

式中

MCB——蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)運(yùn)行成本，元/h；

3 實(shí)際分析

表 1、表 2、表 3 為將鍋爐耗中煤量為 30t／h、40t／h、50t／h時(shí)，采用蒸汽回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥的經(jīng)濟(jì)可行性計(jì)算。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過上述分析，將中煤干燥后進(jìn)行燃燒，不僅可以提高鍋爐運(yùn)行的安全性，降低鍋爐運(yùn)行故障率，提高鍋爐效率，而且還可以降低運(yùn)行成本，提高公司經(jīng)濟(jì)效益。

［1］葉江明.電廠鍋爐原理及設(shè)備[M].中國(guó)電力出版社.

［2］楊世銘，陶文栓.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社.

［3］王毅林.電廠汽輪機(jī)原理及系統(tǒng)[M].中國(guó)電力出版社.