中煤干燥燃用經濟可行性分析

周群杰

（徐州華美坑口環保熱電有限公司 江蘇 徐州 221141）

0 引言

我廠燃用的中煤主要是通過煤泥系統處理后進入爐內燃燒，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，從而導致煙氣中水蒸汽分壓增大，水蒸汽的露點溫度增高。根據圖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，摻水后中煤進入爐內后，會直接落入料床，由于含水量大，易導致床溫低及調節難度增大。再者，大量的水分吸收爐內熱量后，會隨排煙排出，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，很容易造成煤泥預處理系統運行不穩定，造成設備維護、維修量增大，所以決定采用干燥系統對中煤進行干燥，干燥后的中煤可通過輸煤系統進入爐內燃燒。

圖1

1 中煤干燥系統

考慮到現有的中煤及煤泥干燥方法及我廠實際運行情況，預采用蒸汽回轉式干燥系統對中煤進行干燥，系統運行圖如圖2。

圖2

中煤經篩分裝置篩分后進入料斗，然后由給料機給入回轉式干燥器，經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，經除塵后由引風機排入大氣，被干燥后的中煤由皮帶輸送機輸送至儲煤處。

2 中煤干燥經濟可行性分析

中煤干燥經濟可行性可通過中煤干燥成本與干燥后收益二者進行比較分析。中煤干燥成本由兩部分組成：①中煤干燥系統初投資；②中煤干燥系統運行成本。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，鍋爐效率提高的節煤量；②鍋爐燃燒干燥后中煤，由于含水量下降，水蒸發少吸熱節煤量；③隱性收益，為中煤經現有煤泥系統燃燒的運行成本。

為了能直觀的表述中煤干燥系統的經濟可行性分析，現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，鍋爐蒸發量不變，即把鍋爐蒸發量作為經濟可行性分析的基準點。

2.1 已確定條件

①鍋爐一定蒸發量下，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中煤的低位發熱量qZM。

2.2 鍋爐燃用未干燥且摻水中煤

根據前面表述，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量不變時，鍋爐的節煤量。

鍋爐燃用 G1（t／h）未干燥（摻水后）中煤時，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，其中中煤中的水分為：

G1S（t／h）水量在鍋爐蒸發吸熱量為：

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水量蒸發無水分中煤耗煤量為：

式中

qZM——無水分中煤的低位發熱量，kJ／kg；

則供給鍋爐蒸發，即汽機負荷的無水分中煤煤耗為：

2.3 鍋爐燃用已干燥中煤

根據前面表述，燃用干燥前（摻水后）、干燥后中煤時，鍋爐蒸發量不變，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，其中無水分中煤為：

燃用干燥后中煤，供給鍋爐蒸發，無水分中煤煤耗為：

鍋爐燃用G2（t／h）已干燥中煤時，其中中煤中的水分為：

G2S（t／h）水量在鍋爐蒸發吸熱量為：

則供給G2S水量蒸發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、供給鍋爐蒸發無水分中煤煤耗、供給G2S水量蒸發無水分中煤耗之間的關系為：

根據上式，可將G2計算出，即可確定在保證鍋爐蒸發量不變情況下，鍋爐燃用已干燥中煤耗煤量。

2.4 鍋爐節煤量

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

則標煤節煤量為：

式中

qBM——標煤的發熱量，kJ/kg；

則節約標煤的收益為：

式中

NBM——標煤的價格，元/t；

2.5 中煤干燥

根據上述分析，在保證鍋爐負荷不變情況下，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變為含水量d2時，中煤的失水量為：

則在干燥過程中，干燥器內被干燥介質，即中煤總吸熱量為：

考慮到加熱器的工作效率，則加熱介質（熱空氣或過熱蒸汽）應攜帶的熱量為：

式中

C中煤——中煤的比熱容，kJ／kg·K；

ηGZ——干燥器的工作效率；

T進口、T出口——中煤進出口干燥器溫度，℃；

h進口、h出口——中煤進出口水、水蒸氣焓值，kJ／kg。

2.6 蒸汽回轉式干燥系統的計算

蒸汽回轉式干燥系統即采用汽機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；

由于汽機抽汽，機組少發的電量為：

式中

ηm——汽機的軸端效率；

ηg——發電機效率；

則機組單位小時少發電量的供電虧損為：

表1 鍋爐耗中煤量為30t／h時，經濟可行性計算

表2 鍋爐耗中煤量為40t／h時，經濟可行性計算

表3 鍋爐耗中煤量為50t／h時，經濟可行性計算

式中

NGD——供電價格，元/kW·h；

則蒸汽回轉式干燥系統運行，機組總收益為：

式中

MCB——蒸汽回轉式干燥系統運行成本，元/h；

3 實際分析

表 1、表 2、表 3 為將鍋爐耗中煤量為 30t／h、40t／h、50t／h時，采用蒸汽回轉式干燥系統進行干燥的經濟可行性計算。

4 結束語

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

［1］葉江明.電廠鍋爐原理及設備[M].中國電力出版社.

［2］楊世銘，陶文栓.傳熱學[M].高等教育出版社.

［3］王毅林.電廠汽輪機原理及系統[M].中國電力出版社.