摻燒高爐煤氣鍋爐煙風系統研究

韓衛冬

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院，廣東 廣州510663）

0 引言

某鋼廠自備電廠燃料為燃煤，摻燒高爐煤氣，并可摻燒少量焦爐煤氣。電廠設計燃料為設計煤種＋20%高爐煤氣（熱量比例），具有同時摻燒0～30%高爐煤氣的能力，煤氣中可包含0～20 000 Nm3／h焦爐煤氣和解析氣的混合煤氣。

1 制粉系統比較

目前國內大型鋼廠自備電廠制粉系統基本選用了2種方案，一種為一次風機位于空氣預熱器之前——中速磨正壓式直吹式冷一次風機制粉系統，另一種為一次風機位于空氣預熱器后——中速磨正壓式直吹式熱一次風機制粉系統。由于要考慮全燒煤工況運行，因此磨煤機選型不論是熱一次風還是冷一次風機系統都是不變的。熱一次風和冷一次風直吹系統在輔機選型上主要是三大風機及空氣預熱器存在差異。通過和設備生產廠家配合適用于本工程的兩分倉和三分倉空氣預熱器造價基本相當，另外根據計算2種系統的引風機選型也基本一致，因此以下只對2種空氣預熱器所配置的一次風機和送風機情況進行比較。

1.1 正壓熱一次風直吹式鍋爐配套兩分倉空氣預熱器系統

熱一次風機系統適用于配置兩分倉的空氣預熱器，配置2臺送風機，相應制粉系統采用中速磨正壓式直吹式熱一次風機制粉系統；每臺鍋爐設5臺中速磨煤機、5臺電子稱重皮帶式給煤機、5臺離心式熱一次風機。

根據計算，兩分倉式系統風機選型如表1所示。

表1 兩分倉式系統風機選型

1.2 正壓冷一次風直吹式鍋爐配套三分倉空氣預熱器系統

冷一次風機系統適用于配置三分倉的空氣預熱器，配置2臺送風機，相應制粉系統采用中速磨正壓式直吹式冷一次風機制粉系統；每臺鍋爐設5臺中速磨煤機、5臺電子稱重皮帶式給煤機、2臺離心式冷一次風機。

根據計算，三分倉式系統風機選型如表2所示。

2 技術經濟比較

根據計算及與廠家咨詢，2種系統所配置的空氣預熱器造價基本相同，引風機選型參數基本相同及運行狀況基本相同，一次風機及送風機存在較大差異，因此下面所做比較基本以一次風機及送風機為主。

表2 三分倉式系統風機選型

2.1 技術經濟比較方法

以上2種方案可通過技術經濟綜合比較進行判別，選取最優方案。技術經濟的比較采用電力行業認可的最小年費法。

年費用是計及資金時間價值的動態理論，用一個固定費用率f將投資、折舊、利息、稅金、管理（人員工資和待遇）、保險等費用，平均分攤到電廠投產后至還貸折舊完畢期間的每一年之中，并加上年運行費用。其表達式為：

式中，f為固定費用率，電力規劃院為了投標橫向比較有可比性，避免標準不一致，除招標書有明確指定之外，規定固定費用率統一取f＝0.17，至今仍適用，因此本工程也取f＝0.17；Z為設備投資，但省略去相同的設備運輸、安裝工程、配套土建費用等；U為運行費，按定義應包含燃料費、小修費、用水費、材料費等。

為了方便計算，把大修費、管理費等折算入f之中。經濟比較時，只比較發電成本。

2.2 技術經濟比較

運行費用主要包括風機運行的電耗、風機檢修維護費用。

2.2.1 運行模式

對于火力發電廠而言，機組的年運行小時數、年利用小時數、年利用率等條件對經濟比較結果有明顯的影響。本工程按年利用小時數5 500 h計。根據本工程情況，自備電廠主要以滿足廠內自身需求為主同時多余電量上網銷售，按照年利用小時數5 500 h、年運行7 800 h，擬定機組不同負荷下的運行時間組合，如表3所示。

表3 不同負荷下的運行時間組合

2.2.2 標準煤價格

標準煤價按1 050元／t計。

2.2.3 廠用電成本

發電標煤耗暫定為290 g／k W·h，計算的燃料成本為：290／1 000×1 050／1 000＝0.304 5（元／k W·h）。

2.2.4 風機年電耗量及運行費用

風機的軸功率可以根據理論公式計算出來，再考慮電動機效率為95%，按照本工程計算的年平均發電標煤耗值，再按本工程標煤價格，計算出電耗成本。

風機大修周期按照5年，檢修維護費用平均分攤到每一年。其中熱一次風機每次大修費用為30萬元，分攤到每年為6萬元；冷一次風機每次大修費用為5萬元，分攤到每年為1萬元；常規動調風機的大修費用均按30萬元，分攤到每年為6萬元。風機經濟對比如表4～表6所示。

表4 風機的年運行電耗

表5 風機年運行費用

表6 風機造價

從表7可看出三分倉方案設備投資、運行費用及年費用都占優勢。

表7 技術方案的年費對比表

3 設備可靠性

熱一次風機長期輸送含粉塵的熱空氣，設備工作條件較為惡劣，可靠性也稍低。冷一次風機輸送的是相對清潔的冷空氣，設備工作條件好，因此設備可靠性較高。

4 結論

無論是兩分倉還是三分倉方案均是可行的，通過以上比較三分倉方案無論是設備投資還是運行費用都較低，而且熱一次風機在可靠性上也沒有冷一次風機高，因此推薦采用冷一次風正壓直吹式制粉系統鍋爐配套三分倉空氣預熱器。

［1］DL／T5145—2002 火力發電廠制粉系統設計計算技術規定.北京：中國電力出版社，2002