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        威海市某造紙企業(yè)摻燒造紙污泥熱電項目節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析

        2018-05-14 14:58:26李華張麗真
        關(guān)鍵詞:熱電聯(lián)產(chǎn)

        李華 張麗真

        【摘要】以威海龍港市某造紙企業(yè)焚燒造紙污泥的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為研究對象,對其熱負(fù)荷做了計算,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行主要設(shè)備的選型匹配。同時從標(biāo)準(zhǔn)煤耗量、年均總熱效率和成本節(jié)約三個方面對系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析。分析結(jié)果表明:鍋爐摻燒污泥,實施熱電聯(lián)產(chǎn)后系統(tǒng)年均總熱效率達(dá)到81.07%;在企業(yè)年生產(chǎn)總量不變的條件下,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1829 t,很大地節(jié)約了生產(chǎn)成本。

        【關(guān)鍵詞】污泥摻燒;熱電聯(lián)產(chǎn);標(biāo)準(zhǔn)煤耗量;年均總熱效率

        【中圖分類號】TK284

        【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

        隨著煤、石油等不可再生資源的日益緊缺和環(huán)境壓力的日益增大,節(jié)能減排和廢物再利用越來越受到人們的重視。隨著造紙業(yè)的發(fā)展,污泥的處理是一個迫切需要解決的問題。焚燒污泥發(fā)電,日益受到重視,是最實用的污泥處理技術(shù)之一【1-4】。

        1、工程實例

        1.1工程概述

        在國家“節(jié)能減排”理念和“十三五”規(guī)劃的指導(dǎo)下,山東威海龍港市某造紙企業(yè)結(jié)合企業(yè)自身的具體情況,投資興建了配套的自備熱電廠,其主要熱用戶是工業(yè)用汽,所有生產(chǎn)用汽要求供熱連續(xù)可靠。該熱電聯(lián)產(chǎn)工程摻燒干污泥發(fā)電,將干污泥送入循環(huán)流化床鍋爐中燃燒,生產(chǎn)蒸汽,驅(qū)動蒸汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用汽輪機(jī)組的背壓排汽供熱,實現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)。

        1.2工程負(fù)荷計算

        1)熱負(fù)荷計算

        工程熱負(fù)荷主要是生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷,生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷主要是造紙車間用汽。一天按24h計算;一年按356天計算。

        2)電負(fù)荷計算

        電負(fù)荷主要是生產(chǎn)用電和生活辦公用電兩部分。

        1.3 工程設(shè)備選擇

        循環(huán)流化床鍋爐燃料范圍選擇性廣,技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,尤其75t/h及其以下的主要鍋爐已經(jīng)得到普及[5]。因此,根據(jù)企業(yè)的特點及項目的性質(zhì),為保證企業(yè)生產(chǎn)正常連續(xù)進(jìn)行,鍋爐與汽輪機(jī)都是一用一備配置。由熱電平衡、熱負(fù)荷性質(zhì)及其參數(shù)要求,結(jié)合目前國內(nèi)背壓機(jī)組生產(chǎn)情況,選用2xB3MW中溫中壓背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組(一用一備),與2x40t/h中溫中壓流化床鍋爐(一用一備)相匹配。

        2、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能性分析

        2.1燃料特性及消耗量

        本工程以燃燒煤為主,摻燒造紙產(chǎn)生的干污泥,每天摻燒干污泥30t,干污泥占比為17.24%。煤的低位發(fā)熱量約為21000 kJ/kg,干污泥的低位發(fā)熱量范圍為5018kJ/kg。

        熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)燃料的消耗量,可由下式描述,

        (1)

        (2)

        式中

        B——系統(tǒng)燃料消耗量,kg/h;

        q——燃料的低位發(fā)熱量,kJ/kg;

        q1——糠醛渣燃料的低位發(fā)熱量,kJ/kg;

        q2——秸稈燃料的低位發(fā)熱量,kJ/kg;

        ——分別為鍋爐效率和管道效率,取值分別為86%和95%;

        ——系統(tǒng)平均總熱負(fù)荷,GJ/h;

        計算得出,混合后燃料的低位發(fā)熱量按18245 kJ/kg,燃料原煤的消耗量約為6.0 t/h。而標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量為29307 kJ/kg,通過換算得出,系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)煤耗量約為4.3 t/h。

        2.2熱電聯(lián)產(chǎn)總熱效率

        熱電聯(lián)產(chǎn)總熱效率為輸出電、熱兩種產(chǎn)品的總能量與輸入能量之比,是熱電廠綜合評價的總指標(biāo)之一。該工程熱電聯(lián)產(chǎn)年均總熱效率可通過下面兩式計算得出。

        (3)

        Pa=PH (4)

        式中

        ——系統(tǒng)年均總熱效率,%;

        Pa ——系統(tǒng)全年供電量,(kW·h)/a;

        ——系統(tǒng)全年供熱量,GJ/a;

        Ba——系統(tǒng)全年燃料消耗量,kg/a;

        P ——系統(tǒng)額定發(fā)電功率,kW;

        H ——發(fā)電設(shè)備年利用小時數(shù),h;

        計算得出,系統(tǒng)年均總熱效率為81.07%。這主要是由以下幾方面引起的。首先,按照熱負(fù)荷需求進(jìn)行了機(jī)組選型,實現(xiàn)了各主要設(shè)備容量的關(guān)聯(lián)匹配,若供熱機(jī)組的容量選擇過大,聯(lián)產(chǎn)機(jī)組就會長期處于低負(fù)荷運(yùn)行,效率將會降低;其次,熱負(fù)荷常年較穩(wěn)定,使整個機(jī)組常年在較高熱負(fù)荷下運(yùn)行。

        3、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

        據(jù)初步測算,該項目達(dá)產(chǎn)后年均消耗標(biāo)準(zhǔn)煤4.3萬噸,每年焚燒干污泥1.068萬噸,年生產(chǎn)電力2421.02萬kWh,年供應(yīng)電力1936.82萬kWh,年供應(yīng)熱力89.5萬GJ。該工程摻燒干污泥來代替部分燃煤,則其每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1829t/a。若每噸標(biāo)準(zhǔn)煤運(yùn)到廠按700元/t 計算,每年可節(jié)約購煤成本約128.03萬元,經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

        結(jié)論:

        本文結(jié)合實際工程,對工程從標(biāo)準(zhǔn)煤耗量、年均總熱效率和成本節(jié)約三個方面對熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)做了節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析,得出了摻燒干污泥發(fā)電的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。本文還分析了該工程節(jié)能的三個主要原因:熱負(fù)荷確定合理、盡量保證熱負(fù)荷較高且較穩(wěn)定、以摻燒造紙干污泥來節(jié)約一次能源。分析結(jié)果顯示:該熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能性明顯優(yōu)于中小型純凝式機(jī)組的,實施聯(lián)產(chǎn)后全廠總熱效率達(dá)81.07%;系統(tǒng)年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量約1829 t/a,企業(yè)年生產(chǎn)成本大幅降低,每年節(jié)約成本約128.03萬元,經(jīng)濟(jì)效益非??捎^。

        參考文獻(xiàn):

        [1]鄒道安,黃瑾,白海龍,等.污泥熱干化和燃燒特性試驗研究[J].環(huán)境污染與防治,2012,34(4):5-10.

        [2]姬鵬,韓向新,姜秀民.干化污泥燃燒特性的研究[J].熱能動力工程,2009,24(4),533-537.

        [3]陳曉平,趙長遂,蘭計香.造紙污泥流化床焚燒技術(shù)試驗研究[J].燃燒科學(xué)與技術(shù),2000,6(1):15-18.

        [4]吳越,時劍,童紅.應(yīng)用循環(huán)流化床鍋爐摻燒城市污泥的技術(shù)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2009,35(5):35-37.

        [5]鐘史明,劉龍海.大中型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與背壓機(jī)組匹配抽凝機(jī)組選型方案的建議[J].熱電技術(shù),2008,3

        作者簡介:

        李華(1982—),女(漢族),山東青島人,工程師,碩士,主要從事熱電廠的設(shè)計、熱電廠熱能綜合利用方面的研究。

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