煤粉工业锅炉的运行与经济研究

1运行特点

锅炉设计使用燃料通常针对某种或某范围煤种。煤质不适应,导致运行效率下降,锅炉故障频发,甚至不能正常生产等[7]。当前原煤散烧锅炉忽视设计煤种,使用燃料煤质偏离现象极为普遍。锅炉用户由于用量小、分散度大等特点对燃料煤种的重视和控制程度不足。煤粉工业锅炉通常采用“集中制粉+分散用户冶模式,燃料煤粉在煤粉加工厂集中生产,分散配送至一定区域内的锅炉房,该模式有利于原煤煤质的控制,消除了煤质变化对锅炉效率的影响,从源头上保障了锅炉运行效果,降低了设备故障率,提高了生产稳定性。磨制煤粉的原煤可选用粉煤,较链条锅炉使用的级配粒煤单价低,市场供应量大,效益更好。煤粉储存、运输为全密闭系统,客观上不能散存放置,除作为煤粉锅炉的燃料外,难为他用,杜绝了锅炉房燃料煤丢失、调换等现象的发生。

煤粉工业锅炉测控水平高,全系统电控测点布置、中控室集中监控,工人劳动强度大幅度降低,可以实现无人值守,最大幅度降低人为因素对锅炉运行的影响。锅炉房运行数据可实现远传,多锅炉房可实现集中控制。锅炉房不再配置司炉工,而是在多锅炉房集中控制室设置监控人员,众多锅炉房设置公共巡检与故障抢修人员等,锅炉房人员配置大幅度减少。由于实现煤粉、煤灰密闭储存,系统负压运行,实现前不见煤、后不见灰,整座锅炉房洁净如天然气锅炉房,为工人提供良好的工作环境。煤粉工业锅炉启炉迅速。通常情况下,冷炉状态3min实现启动,单次点火耗油不超过5L,点火成本低且负荷提升快,约15min即可进入满负荷运行状态,极大地满足了生产用户需求。煤粉工业锅炉停炉简单,切断煤粉供给即可实现停炉,同时可保障运行安全。2.4故障率低链条炉排锅炉输煤设备、转动炉排、辐射炉拱等故障率高[8-10],维修量及维修成本大;煤粉工业锅炉燃烧方式为室燃,锅炉结构稳定,故障率低、维修成本低。通常情况下,煤粉工业锅炉只需做好空压机、布袋除尘器、测控传感器的维护保养工作即可保障锅炉的稳定、连续、高效运行。2.5洁净排放煤粉工业锅炉效率高,节煤率达到30%以上,节煤即减少了污染物的排放。系统配置高效布袋除尘器,烟尘排放小于20mg/m3;配置灰钙循环脱硫装置,脱硫效率可达90%。通过气力仓泵-灰塔系统,密闭输送、集中储存粉煤灰。粉煤灰活性高,是良好的建筑材料。

2经济性分析

2.1燃料单价

煤粉工业锅炉的运行经济性是决定其是否具备大面积市场推广的关键因素之一。煤粉工业锅炉因单体规模小,通常情况下燃料来源于集中制粉厂。当前市场应用常规模式为集中制粉,区域内(约100km范围内)罐车送粉至各锅炉房用户。以北方某城市的大型企业为例,230274~251208kJ/kg高挥发分烟煤到集中储煤场价格为800元/t。表1为煤粉加工成本。该企业集中储煤场(制粉厂)到锅炉房平均距离为60km。若使用煤粉锅炉,则燃料煤粉到锅炉房价格为10297元/t(制粉厂利润6%;煤粉采用密闭罐车输送,费用10元/(t•km)计取)。另外,制粉原煤发热量2428344kJ/kg,由于烘干出7%的水分,吨煤粉的发热量提升至2610888kJ/kg。若使用链条锅炉,原煤配送到锅炉房价格为836元/t(运输费06元/(t•km))。

2.2经济性对比

以该公司1台20t/h锅炉为例,对煤粉工业锅炉与链条锅炉的运行成本进行对比分析。锅炉运行按7000h,85%负荷出力,年产蒸汽119万t计算。表2为2种锅炉运行成本对比。由表2可以看出,采用煤粉工业锅炉比链条锅炉年节约运行成本31452万元,比链条锅炉设备多投资的150万元用半年节约的运行成本就可收回,综合效益显著。该企业现用链条锅炉设计与采用的燃料煤质到场价约为381伊10-5元/kJ,采用煤粉工业锅炉所用低变质程度、高挥发分烟煤,到场价约为333伊10-5元/kJ;若采用更低变质程度褐煤,该煤种适合作为煤粉工业锅炉燃料,且供应渠道广泛、供应量充足,到场价约为238伊10-5元/kJ。因此,原链条锅炉年燃用原煤20237t,年燃料费用1878万元,较之采用煤粉工业锅炉使用的高挥发分烟煤,为获得同样的燃料热值每年需要多支付235万元,若采用褐煤,则节约程度更大,将高达704万元。因此更换煤粉工业锅炉及采用更为廉价的燃料可为用户带来双重可观的经济效益。4结语现有燃煤工业锅炉年消耗煤炭量巨大,接近5亿t,而工业锅炉运行效率整体较低,平均为50%~60%,与国外差距近20%,节能潜力巨大[12-14]。另外,工业锅炉系统污染严重,自动化程度低[15],运行安全系数低等状况也亟待提高。煤粉工业锅炉系统经过10余年的开发、示范与商业推广,已经成熟,该系统技术先进、测控水平高、节能效果显著、环保排放低、日常系统管控与检修维护简便,通过与常规链条锅炉对比,其经济性也十分显著,市场适应能力强,具有较强的竞争力。当然,锅炉用户在进行具体决策时还需结合自身实际情况,例如燃料的可获得性、用热的均衡性与持续性以及企业的管理能力等进行综合权衡,以取得预期的效果。

本文作者：何海军李小炯工作单位：北京煤炭科学研究总院