悬浮流化水煤浆锅炉在供热工程中的应用及经济分析

引言

北方某县现有供热工程可提供240万m2的供暖,依据本县的建设规划,在2020年前该县集中供热面积将由原240万m2增至320万m2,而现有热源厂的供热能力,无法满足供热需求。另外,由于热源厂运行的锅炉建设时间较早,现有设备均存在技术含量低、锅炉燃烧效率低、能耗高、经济效益差的问题,已无法达到国家现阶段锅炉排放的环保要求。因此,拟采用基于流态重构的悬浮流化水煤浆锅炉对现有热源厂供热能力进行改扩建。

1改扩建工程概况

工程新增130t/h水煤浆锅炉2台、换热站首站1座,同时新建与之配套的燃料输送系统、电气系统、控制系统以及脱硫系统、脱硝系统、除尘设备、压缩空气系统、水处理系统、灰库、综合水池及烟囱等:新建2套水煤浆制备系统,单条生产线生产能力25万t:建设配套的汽水换热站:对原有2×46Mh锅炉及燃料、烟风系统进行技术改造。工程建成后将形成年产蒸汽25.9万t、供热320万m2的生产能力。

2锅炉技术概况

基于流态重构的悬浮流化水煤浆锅炉燃烧系统的工作原理:由专用粒化器将水煤浆均匀投到燃烧室下部的热媒体流化床料上,其温度在830w870℃。水煤浆在缺氧状态下通过处于流化状态的热媒体的加热,迅速完成水分蒸发、挥发分析、着火燃烧及固定碳的燃烧,在密相区的上部通过合理补充有一定富裕量的二次风,使水煤浆燃料在缺氧状态下燃烧形成的可燃气体及未燃烧的固定碳沿炉膛高度完全燃烧。在炉膛出口设有绝热高效旋风分离器及返料器,热媒体物料携带的热烟气被高效分离器分离,通过分离器下部的返料器返回炉膛,减少了媒体物料的损失,实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧,既获得了很高的燃烧效率,又减少了媒体物料的损失,能够控制床温实现低温、低氮燃烧。

3技术方案

3.1设备选型

工程采用基于流态重构的悬浮流化水煤浆锅炉,选用TLG3-130/9.81-J型。该型号锅炉吸收"流态重构"技术精髓,是新一代节能环保型水煤浆锅炉,是高温高压水煤浆锅炉产品,在燃用设计燃料时,锅炉过热器出口蒸汽能够在30%~100%负荷范围内保持额定参数(锅炉主要设计参数如表1所示),同时具备一定的超负荷能力。该锅炉为单锅筒横置式,单炉膛、自然循环、全悬吊结构、全钢架n型布置。锅炉设有轻型炉顶,运转层设置在8m标高,主要由炉膛、绝热旋风分离器、自平衡回料阀和尾部对流烟道组成。炉膛采用膜式水冷壁,锅炉中部是绝热旋风分离器,尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器,过热器下方布置省煤器及一、二次风的空气预热器。

3.2烟风系统

每台炉设有1台一次风机、1台二次风机,设2台返料风机。采用平衡通风方式,压力平衡点设在炉膛出口。锅炉配风采用并联系统,各个风机均单独设置。

3.3热力系统及辅机设备

主蒸汽系统采用单母管分段制,然后分两路分别接入汽轮机发电机组和减温减压器,接入换热站的供汽管道由分汽缸引出。蒸汽利用后均成为冷凝疏水,经引流至疏水箱,经疏水泵送回至除氧器循环利用。疏水泵共设有2台,其中1台备用,水泵可满足0.5h内将疏水送入除氧器的要求。

主给水系统,分别布设有给水泵入口侧的低压给水管、给水泵出口侧的高压给水管,共设3台电动给水泵,其中1台电动泵备用,为2台锅炉共用,另2台电动泵每台锅炉各配置1台。每台泵均可满足锅炉额定负荷运行的要求。

工程设二级热力除氧器,以保证给水含氧量≤7μg/L。除氧器排污及溢放水管接入疏水箱。

工程设一台4.5m3连续排污扩容器和一台7.5m3定期排污扩容器。

3.4燃料系统

本工程燃用水煤浆,水煤浆是一种煤基流体洁净燃料,它是以65%~69%的煤、30%~34%的水,加上少量化学添加剂,经过物理加工过程而制成的具有一定细度、能流动的稳定浆体。作为一种液体燃料,具有石油一样的流动性和稳定性,可以像油一样泵送、雾化、储存和稳定着火燃烧,燃烧效率高达99%以上,且负荷调节范围大,并具有节能、污染物排放低、储存运输方便等特点。

3.5热工控制系统

本工程锅炉及辅机共用一个集中控制室,集中控制室内有DCS机柜、操作员站、UPS电源等。操作员站为锅炉系统的监视、控制中心,以屏幕、键盘及鼠标为主要监控手段,仅在操作台上设置紧急事故停炉按钮、少量仪表盘及后备操作站,保证DCS出现全局故障时锅炉安全停机。

3.6尾部烟气处理

本工程锅炉排烟要求控制NoC排放浓度<50mg/Nm3,烟尘排放浓度<5mg/Nm3,So2排放浓度<35mg/Nm3,各指标都按干基6%氧的基准条件折算。采用"基于流态重构的悬浮流化水煤浆锅炉＋炉内喷钙脱硫＋炉内SNC+脱硝(备用)＋半干法脱硫布袋除尘一体化装置"的技术路线。

4经济分析

4.1总投资及资金来源

本工程总投资约为3R2亿元,资金来源包括自有资金和银行贷款,其中自有资金约0R6.亿元,占总投资的204,剩余资金约2R56亿元通过银行贷款解决。

4.2营业收入

本工程建成后将形成年产蒸汽25R9万%、供热320万m2的生产能力。根据现行销售单价一蒸汽单价约200元/%,供热单价约5元/(m2·月),结合当地供暖期测算,正常运营年份营业收入约1.000万元。

4.3营业成本

根据现有集中供热营业成本,测算本工程正常运营年份营业成本约9200万元,主要包括外购原材料费用、外购燃料及动力费、工资及福利费、修理费、制造费用、管理费用、销售费用等。

4.4财务指标

根据《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)中的财务测算方法,本工程所得税后项目投资财务内部收益率约l0R54,所得税后投资回收期约7R2年(含建设期)。集中供热行业所得税后基准内部收益率为84,经测算,本工程项目投资财务净现值约3300万元,财务指标大于0,表示本工程在财务上是可行的。

5结语

基于流态重构的悬浮流化水煤浆锅炉技术已被广泛运用,技术运用成熟且高效,本工程在技术和财务上都是可行的,对北方集中供暖地区的热力设施建设具有一定的借鉴意义。