中煤干燥燃用经济可行性分析

周群杰

（徐州华美坑口环保热电有限公司 江苏 徐州 221141）

0 引言

我厂燃用的中煤主要是通过煤泥系统处理后进入炉内燃烧，由于处理后的中煤掺水量大，致使锅炉排烟中水蒸汽含量增大，从而导致烟气中水蒸汽分压增大，水蒸汽的露点温度增高。根据图1所示，在排烟温度及烟气中的硫酸蒸汽含量不变的情况下，烟气的露点温度随着烟气中水蒸汽含量的增加而变大，也就是说烟气中的水蒸汽在锅炉尾部烟道受热面易结露，造成烟道尾部受热面的灰粘连及低温腐蚀（酸腐蚀），影响锅炉尾部烟道的传热及安全。另外，掺水后中煤进入炉内后，会直接落入料床，由于含水量大，易导致床温低及调节难度增大。再者，大量的水分吸收炉内热量后，会随排烟排出，造成热量损失，影响锅炉效率。又考虑到中煤中含有大块矸石等不确定性因素，很容易造成煤泥预处理系统运行不稳定，造成设备维护、维修量增大，所以决定采用干燥系统对中煤进行干燥，干燥后的中煤可通过输煤系统进入炉内燃烧。

图1

1 中煤干燥系统

考虑到现有的中煤及煤泥干燥方法及我厂实际运行情况，预采用蒸汽回转式干燥系统对中煤进行干燥，系统运行图如图2。

图2

中煤经筛分装置筛分后进入料斗，然后由给料机给入回转式干燥器，经过热蒸汽干燥后溢出的水蒸汽及粉尘由热空气带入除尘器，经除尘后由引风机排入大气，被干燥后的中煤由皮带输送机输送至储煤处。

2 中煤干燥经济可行性分析

中煤干燥经济可行性可通过中煤干燥成本与干燥后收益二者进行比较分析。中煤干燥成本由两部分组成：①中煤干燥系统初投资；②中煤干燥系统运行成本。中煤干燥后收益主要由三部分组成：①锅炉燃烧干燥后中煤，锅炉效率提高的节煤量；②锅炉燃烧干燥后中煤，由于含水量下降，水蒸发少吸热节煤量；③隐性收益，为中煤经现有煤泥系统燃烧的运行成本。

为了能直观的表述中煤干燥系统的经济可行性分析，现假定锅炉燃烧完全采用中煤作为燃料，且燃用干燥前、干燥后中煤时，锅炉蒸发量不变，即把锅炉蒸发量作为经济可行性分析的基准点。

2.1 已确定条件

①锅炉一定蒸发量下，燃用未干燥且掺水后中煤的耗煤量 G1（t／h）；

②锅炉燃用未干燥且掺水后中煤的含水量d1；

③锅炉燃用未干燥且掺水后中煤时锅炉效率η1；

④中煤干燥前含水量d″1；

⑤中煤干燥后含水量d2；

⑥锅炉燃用已干燥中煤时锅炉效率η2；

⑦锅炉排烟中水蒸气的焓值h排；

⑧锅炉入炉中煤中水的焓值h给；

⑨中煤的低位发热量qZM。

2.2 锅炉燃用未干燥且掺水中煤

根据前面表述，锅炉燃用已干燥后中煤的收益，即为锅炉在燃用未干燥（掺水后）、已干燥中煤且保证锅炉蒸发量不变时，锅炉的节煤量。

锅炉燃用 G1（t／h）未干燥（掺水后）中煤时，其中无水分中煤中的量为：

锅炉燃用 G1（t／h）未干燥（掺水后）中煤时，其中中煤中的水分为：

G1S（t／h）水量在锅炉蒸发吸热量为：

式中

h排——锅炉排烟中水蒸气的焓值，kJ／kg；

h给——锅炉给煤所含水分的焓值，kJ／kg；

则供给G1S水量蒸发无水分中煤耗煤量为：

式中

qZM——无水分中煤的低位发热量，kJ／kg；

则供给锅炉蒸发，即汽机负荷的无水分中煤煤耗为：

2.3 锅炉燃用已干燥中煤

根据前面表述，燃用干燥前（掺水后）、干燥后中煤时，锅炉蒸发量不变，但燃用干燥后中煤，锅炉效率提高，燃用干燥后中煤锅炉效率为η2。现假定燃用干燥后中煤，即含水量为d2的中煤耗煤量为 G2（t／h）。

锅炉燃用G2（t／h）已干燥中煤时，其中无水分中煤为：

燃用干燥后中煤，供给锅炉蒸发，无水分中煤煤耗为：

锅炉燃用G2（t／h）已干燥中煤时，其中中煤中的水分为：

G2S（t／h）水量在锅炉蒸发吸热量为：

则供给G2S水量蒸发无水分中煤耗煤量为：

则锅炉燃用 G2（t／h）已干燥中煤中无水分中煤、供给锅炉蒸发无水分中煤煤耗、供给G2S水量蒸发无水分中煤耗之间的关系为：

根据上式，可将G2计算出，即可确定在保证锅炉蒸发量不变情况下，锅炉燃用已干燥中煤耗煤量。

2.4 锅炉节煤量

锅炉燃用干燥前（掺水后）、干燥后中煤，在锅炉蒸发量不变的情况下，无水分中煤节煤量为：

则标煤节煤量为：

式中

qBM——标煤的发热量，kJ/kg；

则节约标煤的收益为：

式中

NBM——标煤的价格，元/t；

2.5 中煤干燥

根据上述分析，在保证锅炉负荷不变情况下，至少干燥含水量d″1（未掺水）的中煤量为：

则干燥GGZ中煤由含水量d1变为含水量d2时，中煤的失水量为：

则在干燥过程中，干燥器内被干燥介质，即中煤总吸热量为：

考虑到加热器的工作效率，则加热介质（热空气或过热蒸汽）应携带的热量为：

式中

C中煤——中煤的比热容，kJ／kg·K；

ηGZ——干燥器的工作效率；

T进口、T出口——中煤进出口干燥器温度，℃；

h进口、h出口——中煤进出口水、水蒸气焓值，kJ／kg。

2.6 蒸汽回转式干燥系统的计算

蒸汽回转式干燥系统即采用汽机的低品位抽汽来干燥中煤，干燥G2（t／h）的中煤，低品位蒸汽的抽汽量为：

式中

HCQ——低品位蒸汽焓值，kJ／kg；

由于汽机抽汽，机组少发的电量为：

式中

ηm——汽机的轴端效率；

ηg——发电机效率；

则机组单位小时少发电量的供电亏损为：

表1 锅炉耗中煤量为30t／h时，经济可行性计算

表2 锅炉耗中煤量为40t／h时，经济可行性计算

表3 锅炉耗中煤量为50t／h时，经济可行性计算

式中

NGD——供电价格，元/kW·h；

则蒸汽回转式干燥系统运行，机组总收益为：

式中

MCB——蒸汽回转式干燥系统运行成本，元/h；

3 实际分析

表 1、表 2、表 3 为将锅炉耗中煤量为 30t／h、40t／h、50t／h时，采用蒸汽回转式干燥系统进行干燥的经济可行性计算。

4 结束语

通过上述分析，将中煤干燥后进行燃烧，不仅可以提高锅炉运行的安全性，降低锅炉运行故障率，提高锅炉效率，而且还可以降低运行成本，提高公司经济效益。

［1］叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].中国电力出版社.

［2］杨世铭，陶文栓.传热学[M].高等教育出版社.

［3］王毅林.电厂汽轮机原理及系统[M].中国电力出版社.