垃圾焚燒爐鄰爐加熱系統應用

(光大環保能源江陰有限公司，江蘇 江陰 214400)

1 主機及主要輔機配置情況簡介

主機設備主要技術參數如下。

1.1 鍋爐(表1)

光大環保科技發展(北京)有限公司為生產單位。

余熱鍋爐為臥式，中溫中壓，單汽包，自然循環鍋爐，位于焚燒爐的上部。

表1 鍋爐容量和主要參數

1.2 鍋爐的啟動時間

(從點火到機組帶滿負荷)，一般為：冷態啟動：7～8h；溫態啟動：2～3h；熱態啟動：1～1.5h；極熱態啟動：<1h。

2 鄰爐加熱啟動系統方案技術分析

2.1 鄰爐加熱啟動系統的目的

設置鍋爐鄰汽加熱啟動系統是為了在無需鍋爐點火的情況下，通過該系統將鍋爐爐水加熱至鍋爐溫態啟動要求的溫度(150℃)，以便縮短啟動時間，達到省油，省時，省電的目的。

2.2 鍋爐點火啟動系統方案

(1)啟動方式一，鍋爐點火采用啟動燃燒器及輔助燃燒器的點火方式，以0號輕柴油作為點火和低負荷助燃用的燃料。

(2)啟動方式二，在方式一基礎上，增設鄰爐來汽加熱啟動系統，以下簡稱鄰爐加熱啟動系統方案。

2.3 鄰爐加熱啟動系統的組成

如圖1所示，在鍋爐啟動階段，利用來自加熱蒸汽母管的汽源接入鍋爐本體的四個水冷壁下聯箱，使得鍋爐的爐水加熱到設定溫度(150℃)，對鍋爐進行整體預加熱。

圖1 3#爐鄰爐蒸汽加熱系統圖

2.4 加熱蒸汽量估算

當鍋爐在冷態啟動方式下時，爐水溫度約為20℃，加熱蒸汽來自鄰爐汽包內的飽和蒸汽，加熱蒸汽參數為4.72MPa/260.4℃(焓值為2796.38kJ/kg)，加熱蒸汽加熱完變成液態的飽和水，溫度260.4℃(焓值為1136.95kJ/kg)，據此可以計算出將35t爐水(鍋爐上水至汽包可見水位的用水量)由0.0101325MPa/20℃(焓值為83.9kJ/kg)提高至0.48MPa/150℃(焓值為632.2kJ/kg)，所需的加熱蒸汽流量約為24.78t。計算式如下，(632.2-83.9)*35/(2796.38-1136.95)=11.56t。

2.5 鄰爐加熱經濟性及用時初步估算

根據目前的上網電價及汽機的設計汽耗4.82kg/kWh可估算出鄰爐加熱的消耗的蒸汽量導致減少的發電費用約為1199元，計算式如下，11.56*1000/4.82*0.5。

根據以往運行經驗，鍋爐冷態啟動點火至汽包壓力0.48MPa大概需要3小時，需耗油2噸左右，所以采用方式二啟動可節約用油2噸，以每噸燃油7950元算，節省費用為2*7950-1199=14701元。

根據鄰爐加熱蒸汽母管的管徑50mm及飽和蒸汽參數可估算出通過11.56t的飽和蒸汽需耗時：根據《火力發電廠汽水管道設計技術規范DLT5054-2016》中規定,

或

式中：Di— —管道內徑，mm。G— —介質質量流量，t/h。v— —介質比容，m3/kg。ω— —介質流速，m/s。Q— —介質容積流量，m3/h。

其中Di=50mm，v=0.04191m3/kg(查表)，ω=30～50m/s(根據規定)。

可計算得出管徑為Di=50mm的管道每小時輸送飽和蒸汽量為5.1～8.4t。加熱蒸汽需要持續加熱約1.37～2.20h。

3 運行方式

根據廠內熱力系統及設備現狀，當鍋爐需冷態啟動時，應在點火啟動鍋爐前確認已反上水至汽包最低可見水位，將風煙系統人孔門，風室擋板，引風機擋板及汽水系統所有疏水門，空氣門關閉，將過熱器向空排稍開，然后將鄰爐飽和蒸汽通過加熱蒸汽母管進行暖管，以每分鐘不超過5℃的溫升速度控制暖管時間大約為45min，然后依次開啟各支路手動門至各下聯箱進行加熱，最終可以在鍋爐點火前，將爐水溫度提高到150℃。

4 安全性評估

鍋爐冷態啟動時，管壁及爐水溫度較低，通入加熱蒸汽后，蒸汽將凝結放熱形成大量積水，一旦汽水流動失控，會對管系造成水沖擊。因此，暖管過程中應打開爐側所有疏水閥疏水，并及時控制閥門開度，如聽到水擊聲，需及時關小閥門延長暖管時間直至水擊聲消除。同時，暖爐過程中，應加強巡查其他鍋爐的附屬管道，監視無水擊等異常情況的發生。

通過控制進汽量，通過調整疏水，控制閥的開度，控制升溫與升壓速度，使各部位的金屬應力值得到控制。

在嚴密的組織措施和技術措施下，進行鄰爐加熱操作，能有效避免可預見的風險。因此，實施鄰爐加熱暖爐的安全性是可控的。

5 鄰爐加熱系統預暖流程

鍋爐汽包→去鄰爐加熱手動一二次門→鄰爐加熱蒸汽母管→3#爐鄰爐加熱總門→3#爐鄰爐加熱分集箱→各支路手動門→各下聯箱。

6 本方案的實際運用

鑒于本方案的可行性，2018年9月29日運行部根據本方案進行了精心籌劃，在3#爐的啟動過程中正式啟用了鄰爐加熱系統。自16:25開始投入鄰爐加熱，至22：35汽包壓力達0.52MPa，爐膛平均溫度達181℃，鍋爐點火同時投入啟燃，輔燃，至9月30日01:00鍋爐并汽，02:20鍋爐穩定運行退出啟燃，輔燃。從點火至穩定運行共用時3h45min，消耗燃油5.16t。

7 本方案實際運用經濟性計算

7.1 計算的邊界條件

(1)鍋爐由冷態開始啟動。(2)在鍋爐啟動時因方式一，二均需經過冷態啟動階段，且運行方式完全相同，運行費用也相同，故以下分析計算僅考慮鍋爐進入熱態啟動階段前產生的運行費用。(3)鍋爐保證效率按93.50%，管道效率按99%計算。(4)燃油價格：7950元/t。(5)上網電價：0.5元/kWh。(6)垃圾處理費：71.55元/t。(7)引風機電機功率：400kW。(8)一次風機電機功率22kW。

7.2 實際汽量消耗

從鄰爐加熱系統暖管開始至全部停用改系統期間除鹽水泵出口流量累計為15t。根據目前的上網電價及汽機的設計汽耗4.82kg/kWh可估算出鄰爐加熱導致減少的發電費用約為1556元，跟方案估計基本相當。計算式如下，15*1000/4.82*0.5。

7.3 節水

常態啟動時，欲達到點火啟動時主汽壓力0.52MPa，最快也需用3g，以15t/h的換水量維持系統進，放水，共增加除鹽水用量45t，除鹽水按12元/t計算，費用為540元左右。

7.4 節電

以蒸汽暖爐替代油槍點火暖爐，延遲送、吸風機啟動近3h，正常啟動前3h引風機變頻開度30%，一次風機變頻開度15%，節省廠用電419.4kW·h,費用209.7元左右，計算式如下，(400*30%*3+22*15%*6*3)*0.5。

7.5 節油

本次鄰爐加熱啟動用油共5.16t，較正常冷態點火啟動節省燃油1.84t左右，可節省燃油費用14628元。

7.6 省時

本次采用鄰爐加熱啟動從點火至正常運行共用時3h45min，較正常冷態啟爐節省約3h，可以增加生產收入約13629元，計算式如下，發電收益+垃圾處理費收益=32.3*3/4.82*1000*0.5+400/24*3*71.55=13629。

8 結 論

綜上所述，采用鄰爐加熱系統輔助啟爐是可行的，具有一定的節能優勢，初步的結論為

1)鍋爐投入商業運營階段，在這個階段機組正常運行，鍋爐運行周期為4個月，再加上一次計劃性檢修，一年大概有4次冷態啟爐。以江陰公司一二期三臺爐計則一共節省費用計算如下，3*4*(13629+14628-1556+540+209.7)，共計329408元

2)采用鄰爐加熱啟爐的方式可減少啟爐燃油消耗

3)已經設計和安裝的熱力系統，可以保證鄰爐輔汽對啟動3#爐的爐水加熱，可以實現啟動油槍爐水溫度最高到150℃，能夠縮短啟動時間，增加生產收益。

4)采用鄰爐加熱方式啟爐可減少常規啟爐低溫階段受熱面及布袋的腐蝕程度。

5)采用鄰爐加熱可以保證啟爐低溫階段爐內加熱的均勻性，增加耐火磚，澆注料使用壽命，并可以使受熱面膨脹均勻，減少熱應力。