楊 杰，李尚運(yùn)，朱勇新，郭發(fā)強(qiáng)，方子明

（河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453700）

某化工企業(yè)熱力站配有3臺(tái)165 t／h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐和8臺(tái)減溫減壓器，以滿足廠區(qū)生產(chǎn)中不同壓力等級(jí)蒸汽的供應(yīng)，同時(shí)建有濕式氨法脫硫系統(tǒng)脫除鍋爐煙氣中的SO2，并對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌除塵。但熱力站運(yùn)行以來一直存在飛灰殘?zhí)扛?、連排蒸汽對(duì)空排放、減溫減壓器疏水熱量未回收利用及煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)電耗高等問題，影響企業(yè)節(jié)能減排及生產(chǎn)成本控制。

針對(duì)熱力站存在的上述問題，該企業(yè)通過實(shí)施鍋爐飛灰回燃改造，將飛灰殘?zhí)繌?0.6%降至12.7%，提高了鍋爐的熱效率；通過配置管線將鍋爐連排閃蒸汽回收至尿素溴化鋰制冷機(jī)組制冷，實(shí)現(xiàn)了連排閃蒸汽的回收利用；通過增設(shè)閃蒸罐及低位水箱，實(shí)現(xiàn)減溫減壓器低位熱能的回收；利用新型高效風(fēng)機(jī)替代羅茨氧化風(fēng)機(jī)，降低了煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行電耗。采取一系列措施后，有力促進(jìn)了熱力站的節(jié)能減排。

1 鍋爐飛灰回燃改造

熱力站3臺(tái)165 t／h循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行時(shí)兩開一備，設(shè)計(jì)工作壓力9.8 MPa、工作溫度540℃，設(shè)計(jì)工況及實(shí)際生產(chǎn)均燃用無煙煤，其煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。由于無煙煤揮發(fā)分低、固定碳含量及燃點(diǎn)高，且鍋爐采用低氧燃燒，運(yùn)行中飛灰殘?zhí)枯^高，一般在18%～23%，導(dǎo)致鍋爐效率降低、生產(chǎn)成本增加。

表1 設(shè)計(jì)及實(shí)際入爐煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)

1.1 改造內(nèi)容

每臺(tái)165 t／h循環(huán)流化床鍋爐均配有1臺(tái)布袋除塵器，每臺(tái)除塵器下部均裝有6個(gè)灰斗，用于臨時(shí)存儲(chǔ)布袋除塵器脫除的鍋爐飛灰。改造前鍋爐煙氣中的飛灰經(jīng)布袋除塵后落入灰斗，經(jīng)倉泵輸送至灰?guī)齑鎯?chǔ)及外售。為降低鍋爐飛灰的含碳量，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，引進(jìn)飛灰回燃技術(shù)對(duì)1#鍋爐進(jìn)行優(yōu)化改造：在布袋除塵器進(jìn)氣方向前4個(gè)灰斗下部各增加1臺(tái)供料機(jī)（共4臺(tái)），在供料機(jī)的一端安裝羅茨風(fēng)機(jī)（共2臺(tái)），另一端接至爐膛，將鍋爐飛灰送回鍋爐爐膛回燃；后2個(gè)灰斗的灰則仍通過原氣力輸灰系統(tǒng)輸送至灰?guī)齑鎯?chǔ)。鍋爐飛灰回燃改造流程示意見圖1。

項(xiàng)目投運(yùn)后，布袋除塵器前4個(gè)灰斗中的灰落入供料機(jī)（供料機(jī)的轉(zhuǎn)速為1 390 r／min，單臺(tái)供料機(jī)飛灰輸送量為0～3 t／h）中，之后在羅茨風(fēng)機(jī)（羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1 470 r／min，單臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)流量為280 m3／h，風(fēng)壓為60 kPa）的作用下通過管道送入爐膛作為燃料，實(shí)現(xiàn)鍋爐飛灰的再循環(huán)利用（可根據(jù)鍋爐的負(fù)荷投運(yùn)1～4臺(tái)供料機(jī)，控制飛灰的循環(huán)量），促使飛灰充分燃燒，使鍋爐飛灰含碳量降低，鍋爐效率提高。

圖1 鍋爐飛灰回燃改造流程示意

1.2 改造效果

在入爐煤發(fā)熱量5 700～5 800 kcal／kg、1#鍋爐負(fù)荷150 t／h的工況下，飛灰回燃裝置投運(yùn)后，鍋爐爐膛溫度由改造前的948℃降至938℃，下降了10℃；爐膛差壓由改造前的608 Pa升至688 Pa，升高了80 Pa；爐膛煙氣出口溫度由改造前的905℃升至910℃，升高了5℃。上述變化的主要原因是：飛灰回燃裝置投運(yùn)后，送入爐膛的飛灰增加，爐膛中灰濃度增大，爐膛差壓升高，而灰濃度升高后隨煙氣帶走的熱量也增多，使得爐膛溫度降低而爐膛出口煙氣溫度升高。

為驗(yàn)證鍋爐飛灰回燃改造的效果，對(duì)飛灰回燃裝置投運(yùn)前后連續(xù)3 d的飛灰含碳量及噸蒸汽煤耗數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，具體見表2。

表2 1#鍋爐飛灰回燃裝置投運(yùn)前后飛灰含碳量及噸蒸汽煤耗對(duì)比

由表2可以看出：飛灰回燃改造項(xiàng)目投運(yùn)后，飛灰含碳量由平均20.61%降至12.71%，下降7.90%；噸蒸汽煤耗由平均0.106 2 t降至0.101 5 t，節(jié)煤4.42%。按1#鍋爐年消耗標(biāo)煤80 000 t、標(biāo)煤500元／t計(jì)算，飛灰回燃裝置投運(yùn)后1#鍋爐年可節(jié)約原料煤成本80000×4.42%×500÷10000＝176.8萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2 鍋爐連排蒸汽回收利用

熱力站3臺(tái)165 t／h循環(huán)流化床鍋爐共用1套排污系統(tǒng)，其中連排擴(kuò)容器、定排擴(kuò)容器各1臺(tái)，分別安裝在給煤機(jī)平臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)0 m層。正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐汽包連排閥微開，排污水通過管道排入連排擴(kuò)容器。連排擴(kuò)容器汽側(cè)原配有管線至廠區(qū)的0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)，用作除氧器加熱蒸汽，但實(shí)際生產(chǎn)中由于高壓鍋爐對(duì)給水水質(zhì)要求嚴(yán)格，為減少閃蒸汽對(duì)鍋爐給水的影響，連排擴(kuò)容器汽側(cè)出口閥實(shí)際上處于全關(guān)閉狀態(tài)，排污水經(jīng)連排擴(kuò)容器后全部進(jìn)入定排擴(kuò)容器排放，造成現(xiàn)場(chǎng)放空量較大和噪音超標(biāo)，影響廠區(qū)環(huán)境。

2.1 改造內(nèi)容

為回收鍋爐連排閃蒸汽，減少現(xiàn)場(chǎng)排放及避免資源浪費(fèi)，改善廠區(qū)環(huán)境，對(duì)廠區(qū)蒸汽用戶進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)尿素溴化鋰崗位安裝有2臺(tái)溴化鋰制冷機(jī)組，設(shè)計(jì)蒸汽壓力0.25 MPa、耗汽量為5 t／h（單臺(tái)）；溴化鋰制冷機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)需先將廠區(qū)0.5 MPa蒸汽減壓至0.25 MPa左右后才送入溴冷機(jī)發(fā)生器，存在節(jié)流損失。而連排擴(kuò)容器閃蒸汽的壓力一般在0.30 MPa左右，蒸汽量在3～4 t／h，完全能夠滿足單臺(tái)尿素溴化鋰制冷機(jī)組的運(yùn)行。為此，對(duì)連排擴(kuò)容器汽側(cè)出口進(jìn)行改造，增加連排擴(kuò)容器至尿素溴化鋰制冷機(jī)組的管線，將連排擴(kuò)容器的閃蒸汽作為1臺(tái)溴化鋰制冷機(jī)組的汽源，從而實(shí)現(xiàn)閃蒸汽的回收利用。

2.2 改造效果

改造后，鍋爐汽包排污先經(jīng)連排擴(kuò)容器閃蒸，閃蒸后的閃蒸汽送尿素溴化鋰制冷機(jī)組使用。據(jù)排污水焓值計(jì)算連排閃蒸率在38%，按2臺(tái)鍋爐負(fù)荷300 t／h、排污率3%計(jì)算，改造后可回收 3.42 t／h（300×3% ×38% ＝3.42 t／h）的閃蒸汽供溴化鋰制冷機(jī)組使用。連排蒸汽為0.30 MPa的飽和蒸汽，其焓值為2 724.89 kJ／kg，標(biāo)煤發(fā)熱量以7 000 kcal／kg計(jì)，則鍋爐連排蒸汽回收利用后日可節(jié)約標(biāo)煤3.42×2724.89÷4.1868÷7000×24＝7.63 t；按全年運(yùn)行300 d、標(biāo)煤價(jià)格500元／t計(jì)，則全年節(jié)約原料煤成本7.63×300×500÷10000＝114.45萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)，改造后由于進(jìn)入定排擴(kuò)容器的閃蒸汽、排污水減少，定排擴(kuò)容器現(xiàn)場(chǎng)放空量明顯減小，現(xiàn)場(chǎng)噪音明顯減小，環(huán)保效益顯著。

3 減溫減壓器低位熱能回收利用

熱力站8臺(tái)減溫減壓器大部分處于熱備狀態(tài)，各減溫減壓器疏水通過地溝及水池直接回至廠區(qū)作為循環(huán)水補(bǔ)水，未考慮對(duì)蒸汽及熱量的回收，導(dǎo)致各減溫減壓器疏水排至地溝后未凝結(jié)的蒸汽彌散，存在資源浪費(fèi)且影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

3.1 改造內(nèi)容

為充分回收8臺(tái)減溫減壓器疏水中的蒸汽及熱能，改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，熱力站新增1套低位水箱及疏水?dāng)U容器，將低壓疏水直接引至低位水箱，高壓疏水引至疏水?dāng)U容器進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)，閃蒸后的冷凝液則排入低位水箱。

3.2 改造效果

減溫減壓器低位熱能回收改造項(xiàng)目投運(yùn)后，疏水?dāng)U容器可回收蒸汽2 t／h，蒸汽壓力0.45～0.53 MPa、溫度155～160℃，送入廠區(qū) 0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)供用戶使用；同時(shí)低位水箱可回收冷凝液3 m3／h作為除氧器補(bǔ)水，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱能及水資源的高效回收利用。另外，改造后現(xiàn)場(chǎng)蒸汽彌散現(xiàn)象消失，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得以改善。

4 煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)改造

鍋爐煙氣脫硫采用濕式氨法脫硫工藝，利用廠區(qū)副產(chǎn)的氨水脫除鍋爐煙氣中的SO2，主要設(shè)備包括脫硫塔、循環(huán)槽、循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)等，其中氧化系統(tǒng)使用三葉型羅茨風(fēng)機(jī)向循環(huán)槽及脫硫塔中送入空氣，將脫硫液中的亞硫酸銨氧化為硫酸銨。由于羅茨風(fēng)機(jī)屬于容積式風(fēng)機(jī)（功率160 kW，設(shè)計(jì)風(fēng)量2 880 m3／h，轉(zhuǎn)速 1 300 r／min），風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量隨容積的下降而下降，工作效率較低，導(dǎo)致氧化系統(tǒng)運(yùn)行能耗高、噪音大（風(fēng)機(jī)小時(shí)電耗達(dá)106 kW·h，周圍噪音在110 dB），且夏季時(shí)風(fēng)機(jī)出口溫度達(dá)100～110℃，影響煙氣脫硫氧化系統(tǒng)的氧化效率。

4.1 改造內(nèi)容

為解決煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)電耗高的問題，新增1臺(tái)運(yùn)行效率高、電耗低、噪音低的新型風(fēng)機(jī)替代原羅茨風(fēng)機(jī)向脫硫系統(tǒng)供氧化空氣，新型風(fēng)機(jī)功率105 kW、設(shè)計(jì)風(fēng)量3 600 m3／h、轉(zhuǎn)速 35 000 r／min。

4.2 改造效果

為驗(yàn)證改造效果，對(duì)改造前后氧化風(fēng)機(jī)的電流、電量、風(fēng)溫、氧化效率等運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集（表3），結(jié)果表明：改造后風(fēng)機(jī)電流下降64 A，日耗電量下降640 kW·h，氧化效率與改造前相比基本持平。按電價(jià)0.54元／（kW·h）、年運(yùn)行300 d計(jì)算，煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)改造后每年可節(jié)約電費(fèi)640×300×0.54÷10000＝10.4萬元。同時(shí)，煙氣脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)噪音降低25 dB，氧化風(fēng)溫下降28℃，表明新型風(fēng)機(jī)應(yīng)用后的環(huán)保效益也非常顯著。

表3 氧化風(fēng)機(jī)改造前后部分運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比

5 結(jié) 語

熱力站鍋爐系統(tǒng)通過實(shí)施飛灰回燃、連排蒸汽回收利用、減溫減壓器低位熱能回收利用以及采用新型氧化風(fēng)機(jī)等一系列優(yōu)化改造措施后，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益：鍋爐飛灰含碳量下降7.90%，節(jié)煤4.42%，年節(jié)約原料煤成本176.8萬元；回收連排閃蒸汽3～4 t／h，年節(jié)能效益114.45萬元；新型氧化風(fēng)機(jī)日節(jié)電640 kW·h，年節(jié)電效益在10.4萬元。同時(shí)，一系列改造還減少了現(xiàn)場(chǎng)放空量，降低了現(xiàn)場(chǎng)噪音，有效改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，環(huán)保效益也非常顯著。