化工企業(yè)熱力站節(jié)能減排小結(jié)

楊 杰，李尚運，朱勇新，郭發(fā)強，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165 t／h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐和8臺減溫減壓器，以滿足廠區(qū)生產(chǎn)中不同壓力等級蒸汽的供應，同時建有濕式氨法脫硫系統(tǒng)脫除鍋爐煙氣中的SO2，并對煙氣進行洗滌除塵。但熱力站運行以來一直存在飛灰殘?zhí)扛?、連排蒸汽對空排放、減溫減壓器疏水熱量未回收利用及煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風機電耗高等問題，影響企業(yè)節(jié)能減排及生產(chǎn)成本控制。

針對熱力站存在的上述問題，該企業(yè)通過實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組制冷，實現(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，實現(xiàn)減溫減壓器低位熱能的回收；利用新型高效風機替代羅茨氧化風機，降低了煙氣脫硫系統(tǒng)的運行電耗。采取一系列措施后，有力促進了熱力站的節(jié)能減排。

1 鍋爐飛灰回燃改造

熱力站3臺165 t／h循環(huán)流化床鍋爐正常運行時兩開一備，設(shè)計工作壓力9.8 MPa、工作溫度540℃，設(shè)計工況及實際生產(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、固定碳含量及燃點高，且鍋爐采用低氧燃燒，運行中飛灰殘?zhí)枯^高，一般在18%～23%，導致鍋爐效率降低、生產(chǎn)成本增加。

表1 設(shè)計及實際入爐煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)

1.1 改造內(nèi)容

每臺165 t／h循環(huán)流化床鍋爐均配有1臺布袋除塵器，每臺除塵器下部均裝有6個灰斗，用于臨時存儲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巴馐邸榻档湾仩t飛灰的含碳量，實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟運行，引進飛灰回燃技術(shù)對1#鍋爐進行優(yōu)化改造：在布袋除塵器進氣方向前4個灰斗下部各增加1臺供料機（共4臺），在供料機的一端安裝羅茨風機（共2臺），另一端接至爐膛，將鍋爐飛灰送回鍋爐爐膛回燃；后2個灰斗的灰則仍通過原氣力輸灰系統(tǒng)輸送至灰?guī)齑鎯?。鍋爐飛灰回燃改造流程示意見圖1。

項目投運后，布袋除塵器前4個灰斗中的灰落入供料機（供料機的轉(zhuǎn)速為1 390 r／min，單臺供料機飛灰輸送量為0～3 t／h）中，之后在羅茨風機（羅茨風機的轉(zhuǎn)速為1 470 r／min，單臺羅茨風機流量為280 m3／h，風壓為60 kPa）的作用下通過管道送入爐膛作為燃料，實現(xiàn)鍋爐飛灰的再循環(huán)利用（可根據(jù)鍋爐的負荷投運1～4臺供料機，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#鍋爐負荷150 t／h的工況下，飛灰回燃裝置投運后，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。

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

表2 1#鍋爐飛灰回燃裝置投運前后飛灰含碳量及噸蒸汽煤耗對比

由表2可以看出：飛灰回燃改造項目投運后，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#鍋爐年消耗標煤80 000 t、標煤500元／t計算，飛灰回燃裝置投運后1#鍋爐年可節(jié)約原料煤成本80000×4.42%×500÷10000＝176.8萬元，經(jīng)濟效益顯著。

2 鍋爐連排蒸汽回收利用

熱力站3臺165 t／h循環(huán)流化床鍋爐共用1套排污系統(tǒng)，其中連排擴容器、定排擴容器各1臺，分別安裝在給煤機平臺及現(xiàn)場0 m層。正常運行時，鍋爐汽包連排閥微開，排污水通過管道排入連排擴容器。連排擴容器汽側(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，但實際生產(chǎn)中由于高壓鍋爐對給水水質(zhì)要求嚴格，為減少閃蒸汽對鍋爐給水的影響，連排擴容器汽側(cè)出口閥實際上處于全關(guān)閉狀態(tài)，排污水經(jīng)連排擴容器后全部進入定排擴容器排放，造成現(xiàn)場放空量較大和噪音超標，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)場排放及避免資源浪費，改善廠區(qū)環(huán)境，對廠區(qū)蒸汽用戶進行排查，發(fā)現(xiàn)尿素溴化鋰崗位安裝有2臺溴化鋰制冷機組，設(shè)計蒸汽壓力0.25 MPa、耗汽量為5 t／h（單臺）；溴化鋰制冷機組實際運行時需先將廠區(qū)0.5 MPa蒸汽減壓至0.25 MPa左右后才送入溴冷機發(fā)生器，存在節(jié)流損失。而連排擴容器閃蒸汽的壓力一般在0.30 MPa左右，蒸汽量在3～4 t／h，完全能夠滿足單臺尿素溴化鋰制冷機組的運行。為此，對連排擴容器汽側(cè)出口進行改造，增加連排擴容器至尿素溴化鋰制冷機組的管線，將連排擴容器的閃蒸汽作為1臺溴化鋰制冷機組的汽源，從而實現(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)連排擴容器閃蒸，閃蒸后的閃蒸汽送尿素溴化鋰制冷機組使用。據(jù)排污水焓值計算連排閃蒸率在38%，按2臺鍋爐負荷300 t／h、排污率3%計算，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，標煤發(fā)熱量以7 000 kcal／kg計，則鍋爐連排蒸汽回收利用后日可節(jié)約標煤3.42×2724.89÷4.1868÷7000×24＝7.63 t；按全年運行300 d、標煤價格500元／t計，則全年節(jié)約原料煤成本7.63×300×500÷10000＝114.45萬元，經(jīng)濟效益顯著。同時，改造后由于進入定排擴容器的閃蒸汽、排污水減少，定排擴容器現(xiàn)場放空量明顯減小，現(xiàn)場噪音明顯減小，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)水補水，未考慮對蒸汽及熱量的回收，導致各減溫減壓器疏水排至地溝后未凝結(jié)的蒸汽彌散，存在資源浪費且影響現(xiàn)場環(huán)境。

3.1 改造內(nèi)容

為充分回收8臺減溫減壓器疏水中的蒸汽及熱能，改善現(xiàn)場環(huán)境，熱力站新增1套低位水箱及疏水擴容器，將低壓疏水直接引至低位水箱，高壓疏水引至疏水擴容器進行閃蒸，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目投運后，疏水擴容器可回收蒸汽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；同時低位水箱可回收冷凝液3 m3／h作為除氧器補水，從而實現(xiàn)對熱能及水資源的高效回收利用。另外，改造后現(xiàn)場蒸汽彌散現(xiàn)象消失，現(xiàn)場環(huán)境得以改善。

4 煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風機改造

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、風機等，其中氧化系統(tǒng)使用三葉型羅茨風機向循環(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。由于羅茨風機屬于容積式風機（功率160 kW，設(shè)計風量2 880 m3／h，轉(zhuǎn)速 1 300 r／min），風機進口風量隨容積的下降而下降，工作效率較低，導致氧化系統(tǒng)運行能耗高、噪音大（風機小時電耗達106 kW·h，周圍噪音在110 dB），且夏季時風機出口溫度達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)氧化風機電耗高的問題，新增1臺運行效率高、電耗低、噪音低的新型風機替代原羅茨風機向脫硫系統(tǒng)供氧化空氣，新型風機功率105 kW、設(shè)計風量3 600 m3／h、轉(zhuǎn)速 35 000 r／min。

4.2 改造效果

為驗證改造效果，對改造前后氧化風機的電流、電量、風溫、氧化效率等運行數(shù)據(jù)進行收集（表3），結(jié)果表明：改造后風機電流下降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0.54元／（kW·h）、年運行300 d計算，煙氣脫硫系統(tǒng)氧化風機改造后每年可節(jié)約電費640×300×0.54÷10000＝10.4萬元。同時，煙氣脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場噪音降低25 dB，氧化風溫下降28℃，表明新型風機應用后的環(huán)保效益也非常顯著。

表3 氧化風機改造前后部分運行數(shù)據(jù)的對比

5 結(jié) 語

熱力站鍋爐系統(tǒng)通過實施飛灰回燃、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機等一系列優(yōu)化改造措施后，取得了顯著的經(jīng)濟效益：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；新型氧化風機日節(jié)電640 kW·h，年節(jié)電效益在10.4萬元。同時，一系列改造還減少了現(xiàn)場放空量，降低了現(xiàn)場噪音，有效改善了現(xiàn)場環(huán)境，環(huán)保效益也非常顯著。