垃圾焚燒爐鄰爐加熱系統(tǒng)應(yīng)用

(光大環(huán)保能源江陰有限公司，江蘇 江陰 214400)

1 主機(jī)及主要輔機(jī)配置情況簡介

主機(jī)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下。

1.1 鍋爐(表1)

光大環(huán)保科技發(fā)展(北京)有限公司為生產(chǎn)單位。

余熱鍋爐為臥式，中溫中壓，單汽包，自然循環(huán)鍋爐，位于焚燒爐的上部。

表1 鍋爐容量和主要參數(shù)

1.2 鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間

(從點(diǎn)火到機(jī)組帶滿負(fù)荷)，一般為：冷態(tài)啟動(dòng)：7～8h；溫態(tài)啟動(dòng)：2～3h；熱態(tài)啟動(dòng)：1～1.5h；極熱態(tài)啟動(dòng)：<1h。

2 鄰爐加熱啟動(dòng)系統(tǒng)方案技術(shù)分析

2.1 鄰爐加熱啟動(dòng)系統(tǒng)的目的

設(shè)置鍋爐鄰汽加熱啟動(dòng)系統(tǒng)是為了在無需鍋爐點(diǎn)火的情況下，通過該系統(tǒng)將鍋爐爐水加熱至鍋爐溫態(tài)啟動(dòng)要求的溫度(150℃)，以便縮短啟動(dòng)時(shí)間，達(dá)到省油，省時(shí)，省電的目的。

2.2 鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)系統(tǒng)方案

(1)啟動(dòng)方式一，鍋爐點(diǎn)火采用啟動(dòng)燃燒器及輔助燃燒器的點(diǎn)火方式，以0號(hào)輕柴油作為點(diǎn)火和低負(fù)荷助燃用的燃料。

(2)啟動(dòng)方式二，在方式一基礎(chǔ)上，增設(shè)鄰爐來汽加熱啟動(dòng)系統(tǒng)，以下簡稱鄰爐加熱啟動(dòng)系統(tǒng)方案。

2.3 鄰爐加熱啟動(dòng)系統(tǒng)的組成

如圖1所示，在鍋爐啟動(dòng)階段，利用來自加熱蒸汽母管的汽源接入鍋爐本體的四個(gè)水冷壁下聯(lián)箱，使得鍋爐的爐水加熱到設(shè)定溫度(150℃)，對(duì)鍋爐進(jìn)行整體預(yù)加熱。

圖1 3#爐鄰爐蒸汽加熱系統(tǒng)圖

2.4 加熱蒸汽量估算

當(dāng)鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)方式下時(shí)，爐水溫度約為20℃，加熱蒸汽來自鄰爐汽包內(nèi)的飽和蒸汽，加熱蒸汽參數(shù)為4.72MPa/260.4℃(焓值為2796.38kJ/kg)，加熱蒸汽加熱完變成液態(tài)的飽和水，溫度260.4℃(焓值為1136.95kJ/kg)，據(jù)此可以計(jì)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(jì)算式如下，(632.2-83.9)*35/(2796.38-1136.95)=11.56t。

2.5 鄰爐加熱經(jīng)濟(jì)性及用時(shí)初步估算

根據(jù)目前的上網(wǎng)電價(jià)及汽機(jī)的設(shè)計(jì)汽耗4.82kg/kWh可估算出鄰爐加熱的消耗的蒸汽量導(dǎo)致減少的發(fā)電費(fèi)用約為1199元，計(jì)算式如下，11.56*1000/4.82*0.5。

根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)點(diǎn)火至汽包壓力0.48MPa大概需要3小時(shí)，需耗油2噸左右，所以采用方式二啟動(dòng)可節(jié)約用油2噸，以每噸燃油7950元算，節(jié)省費(fèi)用為2*7950-1199=14701元。

根據(jù)鄰爐加熱蒸汽母管的管徑50mm及飽和蒸汽參數(shù)可估算出通過11.56t的飽和蒸汽需耗時(shí)：根據(jù)《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范DLT5054-2016》中規(guī)定,

或

式中：Di— —管道內(nèi)徑，mm。G— —介質(zhì)質(zhì)量流量，t/h。v— —介質(zhì)比容，m3/kg。ω— —介質(zhì)流速，m/s。Q— —介質(zhì)容積流量，m3/h。

其中Di=50mm，v=0.04191m3/kg(查表)，ω=30～50m/s(根據(jù)規(guī)定)。

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

3 運(yùn)行方式

根據(jù)廠內(nèi)熱力系統(tǒng)及設(shè)備現(xiàn)狀，當(dāng)鍋爐需冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)在點(diǎn)火啟動(dòng)鍋爐前確認(rèn)已反上水至汽包最低可見水位，將風(fēng)煙系統(tǒng)人孔門，風(fēng)室擋板，引風(fēng)機(jī)擋板及汽水系統(tǒng)所有疏水門，空氣門關(guān)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(jìn)行暖管，以每分鐘不超過5℃的溫升速度控制暖管時(shí)間大約為45min，然后依次開啟各支路手動(dòng)門至各下聯(lián)箱進(jìn)行加熱，最終可以在鍋爐點(diǎn)火前，將爐水溫度提高到150℃。

4 安全性評(píng)估

鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，管壁及爐水溫度較低，通入加熱蒸汽后，蒸汽將凝結(jié)放熱形成大量積水，一旦汽水流動(dòng)失控，會(huì)對(duì)管系造成水沖擊。因此，暖管過程中應(yīng)打開爐側(cè)所有疏水閥疏水，并及時(shí)控制閥門開度，如聽到水擊聲，需及時(shí)關(guān)小閥門延長暖管時(shí)間直至水擊聲消除。同時(shí)，暖爐過程中，應(yīng)加強(qiáng)巡查其他鍋爐的附屬管道，監(jiān)視無水擊等異常情況的發(fā)生。

通過控制進(jìn)汽量，通過調(diào)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(yīng)力值得到控制。

在嚴(yán)密的組織措施和技術(shù)措施下，進(jìn)行鄰爐加熱操作，能有效避免可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。因此，實(shí)施鄰爐加熱暖爐的安全性是可控的。

5 鄰爐加熱系統(tǒng)預(yù)暖流程

鍋爐汽包→去鄰爐加熱手動(dòng)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(dòng)門→各下聯(lián)箱。

6 本方案的實(shí)際運(yùn)用

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

7 本方案實(shí)際運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

7.1 計(jì)算的邊界條件

(1)鍋爐由冷態(tài)開始啟動(dòng)。(2)在鍋爐啟動(dòng)時(shí)因方式一，二均需經(jīng)過冷態(tài)啟動(dòng)階段，且運(yùn)行方式完全相同，運(yùn)行費(fèi)用也相同，故以下分析計(jì)算僅考慮鍋爐進(jìn)入熱態(tài)啟動(dòng)階段前產(chǎn)生的運(yùn)行費(fèi)用。(3)鍋爐保證效率按93.50%，管道效率按99%計(jì)算。(4)燃油價(jià)格：7950元/t。(5)上網(wǎng)電價(jià)：0.5元/kWh。(6)垃圾處理費(fèi)：71.55元/t。(7)引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率：400kW。(8)一次風(fēng)機(jī)電機(jī)功率22kW。

7.2 實(shí)際汽量消耗

從鄰爐加熱系統(tǒng)暖管開始至全部停用改系統(tǒng)期間除鹽水泵出口流量累計(jì)為15t。根據(jù)目前的上網(wǎng)電價(jià)及汽機(jī)的設(shè)計(jì)汽耗4.82kg/kWh可估算出鄰爐加熱導(dǎo)致減少的發(fā)電費(fèi)用約為1556元，跟方案估計(jì)基本相當(dāng)。計(jì)算式如下，15*1000/4.82*0.5。

7.3 節(jié)水

常態(tài)啟動(dòng)時(shí)，欲達(dá)到點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)主汽壓力0.52MPa，最快也需用3g，以15t/h的換水量維持系統(tǒng)進(jìn)，放水，共增加除鹽水用量45t，除鹽水按12元/t計(jì)算，費(fèi)用為540元左右。

7.4 節(jié)電

以蒸汽暖爐替代油槍點(diǎn)火暖爐，延遲送、吸風(fēng)機(jī)啟動(dòng)近3h，正常啟動(dòng)前3h引風(fēng)機(jī)變頻開度30%，一次風(fēng)機(jī)變頻開度15%，節(jié)省廠用電419.4kW·h,費(fèi)用209.7元左右，計(jì)算式如下，(400*30%*3+22*15%*6*3)*0.5。

7.5 節(jié)油

本次鄰爐加熱啟動(dòng)用油共5.16t，較正常冷態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)節(jié)省燃油1.84t左右，可節(jié)省燃油費(fèi)用14628元。

7.6 省時(shí)

本次采用鄰爐加熱啟動(dòng)從點(diǎn)火至正常運(yùn)行共用時(shí)3h45min，較正常冷態(tài)啟爐節(jié)省約3h，可以增加生產(chǎn)收入約13629元，計(jì)算式如下，發(fā)電收益+垃圾處理費(fèi)收益=32.3*3/4.82*1000*0.5+400/24*3*71.55=13629。

8 結(jié) 論

綜上所述，采用鄰爐加熱系統(tǒng)輔助啟爐是可行的，具有一定的節(jié)能優(yōu)勢，初步的結(jié)論為

1)鍋爐投入商業(yè)運(yùn)營階段，在這個(gè)階段機(jī)組正常運(yùn)行，鍋爐運(yùn)行周期為4個(gè)月，再加上一次計(jì)劃性檢修，一年大概有4次冷態(tài)啟爐。以江陰公司一二期三臺(tái)爐計(jì)則一共節(jié)省費(fèi)用計(jì)算如下，3*4*(13629+14628-1556+540+209.7)，共計(jì)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(jīng)設(shè)計(jì)和安裝的熱力系統(tǒng)，可以保證鄰爐輔汽對(duì)啟動(dòng)3#爐的爐水加熱，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)油槍爐水溫度最高到150℃，能夠縮短啟動(dòng)時(shí)間，增加生產(chǎn)收益。

4)采用鄰爐加熱方式啟爐可減少常規(guī)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(nèi)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(yīng)力。