410 t/h CFB鍋爐恢復出力技術(shù)改造及經(jīng)濟性分析

李 巖，李忠民，李 璠

(1.河北省電力勘測設(shè)計研究院，石家莊 050031；2.河北省電力研究院，石家莊 050021)

隨著國內(nèi)煤炭供應形勢的日益嚴峻，火電廠與煤炭供應企業(yè)合同的兌現(xiàn)率大幅度降低，低價、優(yōu)質(zhì)煤的采購難度越來越大，火電廠不得不大量燃用劣質(zhì)煤，嚴重影響了設(shè)備的出力和經(jīng)濟性。河北華電某公司共建設(shè)有4臺DG410/9.81-9型CFB鍋爐和2臺200 MW雙抽凝汽式汽輪機發(fā)電機組，分別于2003年7月和2003年12月正式移交生產(chǎn)。目前，該機組的供熱能力已接近極限，缺少可靠的備用裕量，無法滿足逐年遞增的負荷需求。

1 存在的問題

該機組原設(shè)計煤質(zhì)低位發(fā)熱量為24 200 kJ/kg,鍋爐設(shè)備設(shè)計出力410 t/h。近年來由于煤炭供應持續(xù)緊張，優(yōu)質(zhì)無煙煤的采購難度日益加大，受煤質(zhì)影響鍋爐設(shè)備出力長期達不到設(shè)計標準，處于低負荷運行狀態(tài)，運行方式極不經(jīng)濟。2009年入爐煤的低位發(fā)熱量平均為20 660 kJ/kg，鍋爐出力基本維持在300～330 t/h。為改善這種狀況，公司決定利用大修機會，在2010年冬季供暖前完成1臺爐的恢復出力改造工作，增加爐膛輻射受熱面及對流受熱面，對相關(guān)輔機進行增容改造。

2 原因分析

a.燃燒煤種遠遠偏離設(shè)計煤種。煤質(zhì)的降低直接導致鍋爐入爐熱量減少，影響鍋爐出力。目前的鍋爐播煤器出力低，已限制了給煤出力，當煤質(zhì)變化燃煤量增大時更不能滿足要求；此外鍋爐播煤器運行時間過長，普遍存在內(nèi)部嚴重磨損現(xiàn)象，檢修工作量大；運行中發(fā)生的堵煤現(xiàn)象也會影響鍋爐出力。

b.鍋爐受熱面磨損泄露嚴重。CFB鍋爐在大負荷運行時，由于爐膛內(nèi)循環(huán)物料大量增加，密相區(qū)物料上移，運行流化風量增加，風速相應增加，加劇水冷壁磨損速度，使水冷壁泄漏頻繁，影響鍋爐出力。

c.爐膛風帽磨損嚴重。爐膛Γ形定向風帽存在磨損現(xiàn)象，尤其是沿4個排渣口的方向磨損更為嚴重。風帽頂部磨穿會擾亂流化風的方向，破壞爐膛燃燒工況，導致排渣不暢，同時造成局部水冷壁磨損加劇，影響鍋爐出力。

d.冷渣設(shè)備排渣出力低。 由于鍋爐的實際入爐煤熱值低、灰分大，造成鍋爐床壓過高，滾筒冷渣器、排渣系統(tǒng)超出力運行，滾筒軌道、托輥及渣管磨損嚴重，限制了鍋爐出力。

3 改造方案

a.播煤裝置改造。燃燒煤種低于設(shè)計煤種，要保持足夠的熱量，必須增加燃煤量，對播煤裝置進行改造。需重新設(shè)計制作6臺(總出力117 t/h)播煤裝置更換原有設(shè)備(總出力69 t/h)，同時對落煤管進行優(yōu)化。

b.爐膛、水冷壁改造。鍋爐燃煤的熱值低、灰分大。為恢復鍋爐出力，必須增加爐膛的輻射吸熱量。經(jīng)過詳細的熱力、水動力計算，保持爐膛深度尺寸不變，爐膛寬度方向兩側(cè)各增加4根管，寬度增加607 mm，同時在水冷屏寬度方向增加10根管子，寬度增加762 mm。改造后的爐膛輻射受熱面共增加106 m2，增加了鍋爐的帶負荷能力，提高了鍋爐運行經(jīng)濟性。同時，鍋爐的流化風速也由5.4 m/s降至5 m/s，減輕了受熱面磨損，提高了鍋爐運行可靠性。

c.省煤器改造。為增加傳熱，降低排煙溫度，減少積灰，保持布置空間不變，將原來2組螺旋鰭片管式省煤器更換為H型鰭片式省煤器。改造后省煤器排煙溫度降低至130 ℃，從而降低煤耗，并可減輕省煤器的磨損，提高鍋爐運行的經(jīng)濟性。

d.爐膛風帽改造。爐膛風帽由Γ形定向風帽改為小口徑柱狀風帽。改造完成后可有效解決風帽磨損、漏灰和大渣沉積現(xiàn)象，使布風更加均勻，改善流化質(zhì)量，提高燃燒效率。

e.冷渣器及除渣系統(tǒng)增容改造。新增加4臺滾筒冷渣器，除渣系統(tǒng)采用機械除渣，在鍋爐兩側(cè)的冷渣器下部各設(shè)1套耐高溫形埋刮板輸送機，將渣轉(zhuǎn)運到鏈斗式輸送機，再由斗式提升機提升到渣倉。新增加1個有效容積為800 m3的渣倉(與第2臺鍋爐共用)。改造后的冷渣器及除渣系統(tǒng)滿足了鍋爐大負荷運行的需要，鍋爐可以保證穩(wěn)定的床壓運行，提高了安全可靠性。同時改善了現(xiàn)場環(huán)境，還可降低設(shè)備的運行維護費用。

4 改造前后經(jīng)濟性分析

4.1 改造前費用測算

鍋爐恢復出力改造項目包括：鍋爐爐膛，水冷壁，省煤器，爐膛風帽改造、播煤裝置、電除塵器系統(tǒng)、冷渣器系統(tǒng)、石灰石輸送系統(tǒng)改造以及上述系統(tǒng)配套設(shè)施改造；鍋爐分步試運及整套啟動工作。投資范圍包括以上項目的建筑安裝工程費、設(shè)備購置費、其他費用、基本預備費等。經(jīng)計算,鍋爐恢復出力改造項目的靜態(tài)投資為4 545萬元，投資估算費用及比例見表1。

表1 投資估算費用及比例

4.2 改造后經(jīng)濟效益分析

鍋爐恢復出力改造完成后，順利通過了168 h試運行。在隨后2個月的運行期內(nèi)，取得的經(jīng)濟效益顯著，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

a.鍋爐恢復出力后，冬季供暖期鍋爐滿出力運行，基本滿足外界供熱需求，增加的蒸發(fā)量在采暖期(暫按4個月)可以全部用來發(fā)電，可增加發(fā)電量約為97 070萬kWh，按上網(wǎng)電價331.79元/MWh，綜合廠用電率取2009年平均值12.57%計算,則售電收入為331.79×97 070×(1-12.57% )/10 000=2 816萬元，扣減發(fā)電成本240.81×97 070=2 338萬元，因此，供暖期發(fā)電量增加，可增加收益478萬元。

b.鍋爐改造后，煤種的適應性更強。恢復出力改造前，鍋爐燃燒煤種遠遠偏離設(shè)計煤種，為達到相同的出力，不得不燃用20 934 kJ/kg以上的燃煤。而鍋爐改造后，燃燒熱值為16 584 kJ/kg的燃煤就能滿足出力要求。根據(jù)公司2010年燃煤購買情況，發(fā)熱量20 934 kJ/kg的燃煤煤價為791元/t(合標煤價1 107 元/t)，發(fā)熱量16 584 kJ/kg的燃煤煤價為686元/t(合標煤價1 212.3 元/t)。機組的年耗標煤量為18.46萬t，改造后由于燃用低熱值煤炭節(jié)約的燃料成本為1 944萬元。

c.鍋爐改造后，綜合廠用電率明顯降低。2009年綜合廠用電率平均值為12.57%，改造后鍋爐在2010年11月的實際運行值為11.52%，較改造前降低了1.05%。預計非采暖期增加上網(wǎng)電量2 856 MWh，此項可增加收益331.79×2 856=95萬元。同時，改造后的綜合供電煤耗由373.57 g/kWh降低到368.81 g/kWh，降低了4.76 g/kWh，節(jié)約標煤(燃煤量)2 359 t，此項可節(jié)約燃料成本2 359×686=162萬元。

綜上所述,鍋爐在恢復出力改造完成后，每年可帶來的經(jīng)濟收益為478+1 944+95+162=2 679萬元。同時，鍋爐在恢復出力改造完成后由于煤質(zhì)變化，燃煤量增加，為保證排放達標，每年需增加石灰石粉的用量5.11萬t，按照公司石灰石粉現(xiàn)行價格140 元/t計算，每年需多投入費用716萬元。

4.3 經(jīng)濟效益測算

考慮上述費用及相關(guān)稅費，計算改造完工后2010-2014年的利潤見表2。

表2 經(jīng)營期前5年利潤明細 萬元

由表2可知，工程投產(chǎn)后經(jīng)營期前5年凈利潤分別是169萬元、917萬元、975萬元、1 035萬元和1 066萬元。在基準收益率為8%時，計算出項目投資的財務內(nèi)部收益率為33.73%，財務凈現(xiàn)值為4 562萬元，投資回收期為3.67年。項目滿足電力行業(yè)和業(yè)主投資方的各項指標要求，且具有很好的盈利能力。

4.4 敏感性分析

根據(jù)工程特點，對年利用小時、上網(wǎng)電價、煤價等因素按-10%～10%(與表3項目自下而上對應)，步長5%進行敏感性分析，敏感性分析匯總明細見表3。

表3 敏感性分析匯總明細

由表3可知，影響收益率變化強度的敏感性因素依次為上網(wǎng)電價、煤價、年利用小時。其中影響強度最大的因素是上網(wǎng)電價。從“敏感性分析表”中電價的變化幅度來看，本期工程進入商業(yè)運營期后，投資方內(nèi)部收益率在27.27%～40.10%，項目具有很強的抗風險能力。

5 結(jié)束語

鍋爐恢復出力改造工作完成后達到了預期目標，鍋爐出力由改造前的310 t/h提高到410 t/h，鍋爐效率提高了3.4%。改造工作的成功實施，使鍋爐的適用煤質(zhì)更加廣泛，保證了煙塵及SO2排放穩(wěn)定達標；使機組在冬季滿負荷運行時，確保供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了機組的安全可靠性；保證了城市供暖，提升了公司的社會信譽；為需要提高設(shè)備出力進行改造的其他廠家提供借鑒。

本文責任編輯：楊秀敏