燃氣鍋爐熱力系統分析與改造

牛冉（天津鋼鐵集團有限公司動力廠，天津300301）

燃氣鍋爐熱力系統分析與改造

牛冉（天津鋼鐵集團有限公司動力廠，天津300301）

[摘要]針對燃氣鍋爐能效低下的問題，對熱力管網進行改造，并調整用能結構。在主蒸汽母管末端接入一組使用蒸汽設備，利用富裕高爐煤氣生產蒸汽發電，實現了熱電聯產的生產模式，達到了減少能源排放的節能效果，取得了較高的經濟效益。

[關鍵詞]燃氣鍋爐；熱電風聯供；蒸汽；發電；改造

1　引言

天鋼集團鍋爐存在能效低下，管網結構不合理的問題，單一產能不能滿足用能需求，急需多樣化產能結構出現，因出產高煤過盛，始建富裕煤氣發電項目，實現生產、發電同步進行，能源分級利用[1]。

2　熱力管網改造

2.1鍋爐蒸汽調撥模式

如圖1所示，在原管網主蒸汽母管末端接入富裕煤氣發電項目，確保正常生產前提下利用鍋爐劃撥蒸汽發電，實現能源高效利用，用能級別低于汽輪鼓風機組。鍋爐在確保汽輪鼓風機組安全運行下，將蒸汽劃撥發電機組，當汽輪鼓風機組用汽過大或鍋爐故障導致缺汽時，鍋爐將少撥或切斷供發電機組蒸汽，確保無生產事故。此模式可解決各類突發情形的用汽需求，節省供汽時間，同時利用現有資源風電聯產，創造了更高經濟效益。

2.2鍋爐用能結構調整分析2.2.1鍋爐燃料結構調整

過去鍋爐主燃天然氣、高煤，焦煤保火，耗費大且用能結構不合理。現投入新機組，修改相關技術參數并取消保火，非必要時全燃高煤，高煤壓力降至4 kPa時投天然氣，降至3 kPa時切斷高煤改燃天然氣的聯鎖裝置。焦煤0.98元/m3，天然氣由2.44 元/m3漲至3.1元/m3，高煤0.05元/m3，可見取消保火以高煤為主燃料，天然氣為輔燃料極其必要。熱值：天然氣8 000~8 500 kcal/Nm3、焦煤4 000 kcal/ Nm3、高煤800~1 000 kcal/Nm3，得知10 m3高煤同2 m3焦煤、1 m3天然氣產熱相近，而成本為：10 m3高煤0.5元、2 m3焦煤1.96元、1 m3天然氣3.1元。現生產定量蒸汽消耗20 m3高煤成本為1元，統計以往數據生產等量蒸汽成本為4元，改造升級促使成本節約龐大。

2.2.2鍋爐用能調整成本情況

用能結構調整使焦煤由改前月均68.97萬m3直降為0，節省成本67.6萬元；天然氣由月均32.67 萬m3降至7.97萬m3，節省成本55萬元；高煤改造前后月均差額70萬m3，增加成本3.5萬元，計算得出成本月節約119.1萬元。

壓縮空氣0.23元/m3、電0.65元/kW·h、除鹽水15元/t，各月噸蒸汽成本：

圖1　熱力管網圖

噸蒸汽成本=（焦煤量伊單價+天然氣量伊單價+高煤量伊單價+電量伊單價+設備費+材料費+除鹽水新水量伊制水單價+壓縮空氣量伊單價+人工費）衣蒸汽產量

成本：11月85.28元/t、12月80.87元/t、1月77.18元/t，天然氣漲價至3.1元/m3后：6月75.25 元/t、7月73.54元/t、8月74.92元/t。可見用能調整獲得了巨大利益，管網改造發電產生經濟效益也十分可觀。

3　改造完成前后經濟對比分析

3.1管網改造后能源調配

燃料結構調整全燃高煤后，蒸汽除供汽輪鼓風機組與發電外，少量蒸汽供給外網用戶，實現風電熱聯產[2]。外網用能級別同樣低于汽輪鼓風機組。

6月至8月，鍋爐點二備一模式運行，蒸汽主用于汽輪鼓風機組生產，其次供給外網。期間啟停爐爐水、蒸汽、燃料浪費，既不利于能源環保，又使成本增加，影響生產力。設備冷熱交替伴生諸多問題[3]，如各部件損壞頻率增高進而維護費大增，同時停爐備用也是損失。隨著發電投入迫使鍋爐蒸汽需求量提升，促使鍋爐全部點燃轉型熱備，降低了各設備久置腐蝕或忽冷忽熱，損壞頻率[4]，避免因排障使鼓風機低負荷運行可能性。鍋爐故障不影響管網劃撥蒸汽供給汽輪機，鍋爐維修也不影響汽輪機組運行，降低或暫停外網與發電即可;汽輪機組若停機或休風，鍋爐不必停爐，將過盛蒸汽劃撥發電即可，帶動了用汽效率提升，促使整體效益提高。

9月發電用氣量55 337 t、蒸汽88元/t，同比蒸汽增效4 869 656元，約發電8 300 550 kW·h，電0.65元/kW·h，月創效5 395 358元，可見改造的必要性。

3.2改造完成蒸汽成本情況

改造前后參數對照表見表1。

9月發電機組正常運營，噸蒸汽成本73.55元，同6至8月平均74.57元相近，同比下降1.4%，圖2為各月蒸汽產量及成本，產量大致在17萬t至19.5萬t，成本74元/t左右，各月差距不大。富裕煤氣發電項目投入未使蒸汽總量與噸成本發生較大變化，卻提高用能效率帶動整體效益驟升，促進了企業節能創效。

表1　改造前后參數對照表

圖2　蒸汽產量與成本曲線圖

4　結論

鍋爐燃料結構調整與熱力管網改造建立發電項目是發展的必然；不斷挖潛對標利用各種潛熱，提升技術保證零排放，實現綠色生產、生態生產是發展的趨勢。目前鍋爐仍有很大節能空間，排煙溫度160益攜帶大量汽化潛熱直接排放大氣，造成能源浪費與熱污染，可改造為冷凝式燃氣鍋爐，回收煙氣中的汽化潛熱，降低排煙溫度的同時，進一步提升鍋爐熱效率，使之成為下一個效益增長點。

參考文獻

[1]吳學安.北京供熱能源結構分析[J].北京節能，1992（2）:3-6.

[2]徐生榮.降低燃氣鍋爐排煙熱損失方法探討[J].能源研究與利用，2002（2）：35-37.

[3]陳學俊，陳聽寬.鍋爐原理[M].2版.西安：西安交通大學出版社，

1990.

[4]楊世銘，陶文銓.傳熱學[M].3版.北京：高等教育出版社，1998.

Analysisand Revam p on Therm alSystem ofGas-fired Boiler

NIU Ran
(PowerPlant,Tianjin Iron and SteelCo.,Ltd.,Tianjin 300301,China)

AbstractIn orderto solve liftthe efficiency ofgas-fired boiler,the heat-supply pipe network wasmodified and energy consuming structure adjusted.A group ofsteam consuming equipmentforgenerating electricity wasconnected atthe end ofsteam manifold to utilize redundantBF gas.Thus,the mode ofheatand power combined production wasrealized and the energy saving effectachieved by reducing energy resourceswaste. Good economicbenefitwasachieved.

Key wordsgas-fired boiler;thermalelectricityand aircombined supply;steam;powergeneration;revamp

作者簡介：牛冉（1987—），男，本科，主要從事能源動力方面的研究工作。

收稿日期：2014-08-14修回日期：2014-09-02