懸浮流化水煤漿鍋爐在供熱工程中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)分析

引言

北方某縣現(xiàn)有供熱工程可提供240萬(wàn)m2的供暖,依據(jù)本縣的建設(shè)規(guī)劃,在2020年前該縣集中供熱面積將由原240萬(wàn)m2增至320萬(wàn)m2,而現(xiàn)有熱源廠的供熱能力,無(wú)法滿足供熱需求。另外,由于熱源廠運(yùn)行的鍋爐建設(shè)時(shí)間較早,現(xiàn)有設(shè)備均存在技術(shù)含量低、鍋爐燃燒效率低、能耗高、經(jīng)濟(jì)效益差的問(wèn)題,已無(wú)法達(dá)到國(guó)家現(xiàn)階段鍋爐排放的環(huán)保要求。因此,擬采用基于流態(tài)重構(gòu)的懸浮流化水煤漿鍋爐對(duì)現(xiàn)有熱源廠供熱能力進(jìn)行改擴(kuò)建。

1改擴(kuò)建工程概況

工程新增130t/h水煤漿鍋爐2臺(tái)、換熱站首站1座,同時(shí)新建與之配套的燃料輸送系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、除塵設(shè)備、壓縮空氣系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、灰?guī)?、綜合水池及煙囪等:新建2套水煤漿制備系統(tǒng),單條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力25萬(wàn)t:建設(shè)配套的汽水換熱站:對(duì)原有2×46Mh鍋爐及燃料、煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。工程建成后將形成年產(chǎn)蒸汽25.9萬(wàn)t、供熱320萬(wàn)m2的生產(chǎn)能力。

2鍋爐技術(shù)概況

基于流態(tài)重構(gòu)的懸浮流化水煤漿鍋爐燃燒系統(tǒng)的工作原理:由專用粒化器將水煤漿均勻投到燃燒室下部的熱媒體流化床料上,其溫度在830w870℃。水煤漿在缺氧狀態(tài)下通過(guò)處于流化狀態(tài)的熱媒體的加熱,迅速完成水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析、著火燃燒及固定碳的燃燒,在密相區(qū)的上部通過(guò)合理補(bǔ)充有一定富裕量的二次風(fēng),使水煤漿燃料在缺氧狀態(tài)下燃燒形成的可燃?xì)怏w及未燃燒的固定碳沿爐膛高度完全燃燒。在爐膛出口設(shè)有絕熱高效旋風(fēng)分離器及返料器,熱媒體物料攜帶的熱煙氣被高效分離器分離,通過(guò)分離器下部的返料器返回爐膛,減少了媒體物料的損失,實(shí)現(xiàn)了水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒,既獲得了很高的燃燒效率,又減少了媒體物料的損失,能夠控制床溫實(shí)現(xiàn)低溫、低氮燃燒。

3技術(shù)方案

3.1設(shè)備選型

工程采用基于流態(tài)重構(gòu)的懸浮流化水煤漿鍋爐,選用TLG3-130/9.81-J型。該型號(hào)鍋爐吸收"流態(tài)重構(gòu)"技術(shù)精髓,是新一代節(jié)能環(huán)保型水煤漿鍋爐,是高溫高壓水煤漿鍋爐產(chǎn)品,在燃用設(shè)計(jì)燃料時(shí),鍋爐過(guò)熱器出口蒸汽能夠在30%~100%負(fù)荷范圍內(nèi)保持額定參數(shù)(鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示),同時(shí)具備一定的超負(fù)荷能力。該鍋爐為單鍋筒橫置式,單爐膛、自然循環(huán)、全懸吊結(jié)構(gòu)、全鋼架n型布置。鍋爐設(shè)有輕型爐頂,運(yùn)轉(zhuǎn)層設(shè)置在8m標(biāo)高,主要由爐膛、絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。爐膛采用膜式水冷壁,鍋爐中部是絕熱旋風(fēng)分離器,尾部豎井煙道布置兩級(jí)四組對(duì)流過(guò)熱器,過(guò)熱器下方布置省煤器及一、二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器。

3.2煙風(fēng)系統(tǒng)

每臺(tái)爐設(shè)有1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、1臺(tái)二次風(fēng)機(jī),設(shè)2臺(tái)返料風(fēng)機(jī)。采用平衡通風(fēng)方式,壓力平衡點(diǎn)設(shè)在爐膛出口。鍋爐配風(fēng)采用并聯(lián)系統(tǒng),各個(gè)風(fēng)機(jī)均單獨(dú)設(shè)置。

3.3熱力系統(tǒng)及輔機(jī)設(shè)備

主蒸汽系統(tǒng)采用單母管分段制,然后分兩路分別接入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組和減溫減壓器,接入換熱站的供汽管道由分汽缸引出。蒸汽利用后均成為冷凝疏水,經(jīng)引流至疏水箱,經(jīng)疏水泵送回至除氧器循環(huán)利用。疏水泵共設(shè)有2臺(tái),其中1臺(tái)備用,水泵可滿足0.5h內(nèi)將疏水送入除氧器的要求。

主給水系統(tǒng),分別布設(shè)有給水泵入口側(cè)的低壓給水管、給水泵出口側(cè)的高壓給水管,共設(shè)3臺(tái)電動(dòng)給水泵,其中1臺(tái)電動(dòng)泵備用,為2臺(tái)鍋爐共用,另2臺(tái)電動(dòng)泵每臺(tái)鍋爐各配置1臺(tái)。每臺(tái)泵均可滿足鍋爐額定負(fù)荷運(yùn)行的要求。

工程設(shè)二級(jí)熱力除氧器,以保證給水含氧量≤7μg/L。除氧器排污及溢放水管接入疏水箱。

工程設(shè)一臺(tái)4.5m3連續(xù)排污擴(kuò)容器和一臺(tái)7.5m3定期排污擴(kuò)容器。

3.4燃料系統(tǒng)

本工程燃用水煤漿,水煤漿是一種煤基流體潔凈燃料,它是以65%~69%的煤、30%~34%的水,加上少量化學(xué)添加劑,經(jīng)過(guò)物理加工過(guò)程而制成的具有一定細(xì)度、能流動(dòng)的穩(wěn)定漿體。作為一種液體燃料,具有石油一樣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,可以像油一樣泵送、霧化、儲(chǔ)存和穩(wěn)定著火燃燒,燃燒效率高達(dá)99%以上,且負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大,并具有節(jié)能、污染物排放低、儲(chǔ)存運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。

3.5熱工控制系統(tǒng)

本工程鍋爐及輔機(jī)共用一個(gè)集中控制室,集中控制室內(nèi)有DCS機(jī)柜、操作員站、UPS電源等。操作員站為鍋爐系統(tǒng)的監(jiān)視、控制中心,以屏幕、鍵盤(pán)及鼠標(biāo)為主要監(jiān)控手段,僅在操作臺(tái)上設(shè)置緊急事故停爐按鈕、少量?jī)x表盤(pán)及后備操作站,保證DCS出現(xiàn)全局故障時(shí)鍋爐安全停機(jī)。

3.6尾部煙氣處理

本工程鍋爐排煙要求控制NoC排放濃度<50mg/Nm3,煙塵排放濃度<5mg/Nm3,So2排放濃度<35mg/Nm3,各指標(biāo)都按干基6%氧的基準(zhǔn)條件折算。采用"基于流態(tài)重構(gòu)的懸浮流化水煤漿鍋爐＋爐內(nèi)噴鈣脫硫＋爐內(nèi)SNC+脫硝(備用)＋半干法脫硫布袋除塵一體化裝置"的技術(shù)路線。

4經(jīng)濟(jì)分析

4.1總投資及資金來(lái)源

本工程總投資約為3R2億元,資金來(lái)源包括自有資金和銀行貸款,其中自有資金約0R6.億元,占總投資的204,剩余資金約2R56億元通過(guò)銀行貸款解決。

4.2營(yíng)業(yè)收入

本工程建成后將形成年產(chǎn)蒸汽25R9萬(wàn)%、供熱320萬(wàn)m2的生產(chǎn)能力。根據(jù)現(xiàn)行銷(xiāo)售單價(jià)一蒸汽單價(jià)約200元/%,供熱單價(jià)約5元/(m2·月),結(jié)合當(dāng)?shù)毓┡跍y(cè)算,正常運(yùn)營(yíng)年份營(yíng)業(yè)收入約1.000萬(wàn)元。

4.3營(yíng)業(yè)成本

根據(jù)現(xiàn)有集中供熱營(yíng)業(yè)成本,測(cè)算本工程正常運(yùn)營(yíng)年份營(yíng)業(yè)成本約9200萬(wàn)元,主要包括外購(gòu)原材料費(fèi)用、外購(gòu)燃料及動(dòng)力費(fèi)、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)、制造費(fèi)用、管理費(fèi)用、銷(xiāo)售費(fèi)用等。

4.4財(cái)務(wù)指標(biāo)

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)中的財(cái)務(wù)測(cè)算方法,本工程所得稅后項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率約l0R54,所得稅后投資回收期約7R2年(含建設(shè)期)。集中供熱行業(yè)所得稅后基準(zhǔn)內(nèi)部收益率為84,經(jīng)測(cè)算,本工程項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值約3300萬(wàn)元,財(cái)務(wù)指標(biāo)大于0,表示本工程在財(cái)務(wù)上是可行的。

5結(jié)語(yǔ)

基于流態(tài)重構(gòu)的懸浮流化水煤漿鍋爐技術(shù)已被廣泛運(yùn)用,技術(shù)運(yùn)用成熟且高效,本工程在技術(shù)和財(cái)務(wù)上都是可行的,對(duì)北方集中供暖地區(qū)的熱力設(shè)施建設(shè)具有一定的借鑒意義。