淺談熱電聯產在氯化法鈦白粉項目建設中的經濟性

呂樂 趙暢

摘要：熱電聯產具有節約能源、改善環境、提高熱質量、增加電力供應等綜合效應。改革開放以來，我國熱電聯產事業得到了迅速發展，對促進國民經濟和社會發展起了重要作用。大大吸引了新建項目建設者眼球，在各個行業中得到了廣泛運用。

關鍵詞：氯化法鈦白粉；熱電聯產；經濟效益

Discussion on the economy of cogeneration of

heat and power in the construction of titanium dioxide by chlorination process

Lü LeZhao Chang

Yunnan Metallurgical Xinli Titanium Industry Co. Ltd.YunnanKunming 650100

Abstract：cogeneration has the comprehensive effects of saving energy，improving environment，improving heat quality，increasing power supply and so on.It has played an important role in promoting the development of national economy and society.It has attracted the attention of the constructors of new construction projects and has been widely used in various industries.

Key words：titanium dioxide by chlorination；cogeneration of heat and electricity；economic benefit

鈦白粉是一種白色顏料，作為一種重要的無機化工產品，由于其化學性能穩定，具有高折射率和理想的粒度分布，因此以其良好的遮蓋力、著色力廣泛應用于近年來發展速度較快的許多領域。

目前，國內外普遍采用的鈦白粉工業生產工藝分為：硫酸法（Sulphlate Process）和氯化法（Chloride Process）兩大類。氯化法是用含鈦的原料，如高鈦渣或人造金紅石或天然金紅石等，與氯氣高溫反應生產四氯化鈦，經精餾提純，然后再進行氣相氧化；在經過冷卻后，經過氣固分離得到TiO2，再經過制漿包膜、壓濾、干燥、汽粉、收塵后得到的TiO2。

氯化法具有氯化、精制、氧化工藝過程連續，工藝流程短；裝置小，反應速度快，生產能力大；各相關工藝要求可靠性高，自動化程度高；勞動生產率高，能耗低；產品質量好。

我公司從德國全流程引進了目前世界上較為先進的氯化法技術。其中，整個氯化法鈦白粉工藝中，用到了不同壓力等級的蒸汽。蒸汽負荷如下：

鈦白粉廠建設所在地周圍不能穩定的提供上表中的蒸汽，就要新建鍋爐。鍋爐的選型就是很關鍵的問題，負荷小了會影響生產，負荷大了，造成了資源的浪費，投資的浪費。如何選型呢？根據用熱負荷的設計值、鍋爐的選型就有幾種選擇方案。第一種是2臺額定蒸發量60 t/h的鍋爐，一用一備，此方案投資大，造成各個方面的浪費，最不理想。第二種是2臺額定蒸發量30t/h的鍋爐，2臺都同時運行。此方案看似可行，但隨著市場的調研和鍋爐行業的現狀。額定蒸發量30t/h的循環流化床鍋爐屬于非標鍋爐。市面上雖然有運行的，雖然也可以設計制造，但是在整個設計制造過程中投入的成本已經接近額定蒸發量35t/h的鍋爐價格。而且非標鍋爐運行雖然近幾年也穩定，但多多少少仍然存在一些問題。所有經過多次論證公司決定了第三種方案新建兩臺額定蒸發量35t/h的循環流化床鍋爐，額定蒸汽壓力為： 2.45MPa，蒸汽溫度400℃ 。經過公開招標我公司選擇了由東方工業鍋爐集團自主研發的循環雙流化床鍋爐。

鍋爐主要參數如下：

一、鍋爐結構特性

（1）名稱：循環雙流化床鍋爐

（2）型號：SHX352.45/400AH3

（3）參數：

額定蒸發量35t/h

額定蒸汽壓力2.45MPa

蒸汽溫度400℃

給水溫度104℃

排煙溫度150℃

鍋爐效率84%

（4）水質要求：符合GB121451999中壓鍋爐水質標準

（5）煤質：12540～24000KJ/Kg各類煙煤、褐煤；

設計代表煤種：II類煙煤

C y：49.6%H y：3.61%O y：4.97%N y：0.83%

S y：1.3%A y：32.75%W y：6.94%V r：34.59%

Q ydw ：19690 KJ/kg

燃煤粒度0～10mm，平均粒徑3mm，小于1mm的細粉量應不小于30%，并且可根據煤質變化調整燃煤粒度。鍋爐采用爐內脫硫保證效率70%。爐內脫硫劑采用石灰石，粒徑1～2mm，石灰石的純度90%，鈣硫比2.5。采用氣力輸送，爐前石灰石管路壓力>8000Pa。

（6）鍋爐出口煙氣含塵濃度：16000mg/Nm3（煤的低位發熱量≥17600KJ/Kg時）。

（7）鍋爐排渣量質量比如下：

主床排渣量∶副床排渣量∶鍋爐出口飛灰量=4∶3∶3。按設計代表煤種計算，在鍋爐100%負荷時，主床排渣量770kg/h，副床排渣量590kg/h。

二、基本尺寸

上鍋筒標高13000 mm

最高操作層標高13700 mm

運轉層標高0.00 mm

鍋爐寬度（兩側柱中心）5690 mm

鍋爐深度（前后柱中心）14290mm

鍋爐外圍寬度（包括平臺）8990 mm

鍋爐外圍深度（包括平臺）15290 mm

最大運輸件重量（空氣預熱器）～ 10500 kg

最大件尺寸（上鍋筒）～7260 mm

鍋爐水容積（正常水位）19.5m3

鍋爐水容積（水壓試驗）26 m3

三、循環雙流化床鍋爐工作原理

煤由二臺螺旋給煤機送入主床密相區，迅速與高溫床料混合后著火燃燒，空氣由高壓主床風機，通過布風板上風帽使床料流化，部分燃料在床內燃燒。高溫煙氣夾帶大量飛灰離開密相區進入懸浮室。末燃盡的煙氣與飛灰在爐膛（由懸浮室上升段及下降段與燃盡室組成）內繼續燃燒，由于飛灰顆粒很粗，難在爐膛內燃燒完全，設置副床用來燃燒較粗的飛灰。煙氣中飛灰在爐內進行三級分離，從懸浮室進入燃盡室180°轉向時，粗顆粒飛灰首先分離并直接落入副床，離開爐膛燃盡室的煙氣經過熱器至對流管，在轉向時較粗的飛灰被分離至對流管下的灰斗中，第三次分離是在對流管后的外置分離器中，較細的飛灰分離下來，由氣力輸送裝置送至副床燃燒。副床是一低速飛灰床，設副床來燒飛灰不僅可以將飛灰燃燒得極為完全（含碳量低于1%），還可通過放副床渣，降低爐內飛灰濃度與初始排塵濃度，因此較好的解決了循環流化床鍋爐的磨損問題。

汽源問題已經得到決絕，新的問題又出現了。我公司新建2臺35t/h

的循環雙流化床鍋爐，其中只有16.4 t的蒸汽為過熱蒸汽，其他的都為飽和蒸汽，這樣通過減溫減壓器來使溫度和壓力降低，這樣就會造成能源的浪費。公司一直以來都響應國家相關節能減排的政策。熱電聯產的構想就得到了各個方面的一致贊同。經過和設計院反復交流，最后公司決定新建一臺背壓汽輪發電機組。如何選擇汽輪機組又是一個難題，機組的大小完全決定著即將建成的小型電站的經濟性。

按照“以熱定電、熱電聯產、節約能源、保護環境”的技術原則，結合公司在建的鍋爐出口蒸汽負荷分配情況，在充分考慮提高能源利用率和保證熱力設施安全經濟運行的前提下，裝機方案為：

設置一臺額定功率1.5MW背壓式汽輪發電機組。

該方案利用鍋爐出口蒸汽與鈦白裝置生產用汽之間的壓差發電，供熱可靠性高，不會影響熱用戶的安全、經濟運行。即使在汽輪機發生事故情況下，鈦白裝置所需的飽和蒸汽可通過在建的處于熱備用狀態的減壓減溫器來減溫減壓，不影響公司正常生產，更不會造成重大安全事故。

熱電站運行穩定后主要經濟指標為：

（1）汽輪機組總投資：510萬元

（2）每年供熱量為：672966GJ，

（3）年發電量為8733600kW.h，

（4）每年可多節約標準煤量：3581t/a

四、結論

按照以熱定電、熱電聯產、節約能源、改善環境的技術原則，結合公司氯化法鈦白粉項目的特點，選定技術先進、成熟可靠的主要設備，完全能夠保證機組安全運行。熱電聯產既符合國家產業政策，又有良好的經濟效益，有較強的抗風險能力，值得大力發展。

參考文獻：

[1]國家計委、國家經貿委、建設部、國家環?？偩忠约庇嫽A[2000]1268號文聯合發出通知，印發了《關于發展熱電聯產的規定》.

[2]《鈦白粉應用技術》.