燃气锅炉热力系统分析与改造

牛冉（天津钢铁集团有限公司动力厂，天津300301）

燃气锅炉热力系统分析与改造

牛冉（天津钢铁集团有限公司动力厂，天津300301）

[摘要]针对燃气锅炉能效低下的问题，对热力管网进行改造，并调整用能结构。在主蒸汽母管末端接入一组使用蒸汽设备，利用富裕高炉煤气生产蒸汽发电，实现了热电联产的生产模式，达到了减少能源排放的节能效果，取得了较高的经济效益。

[关键词]燃气锅炉；热电风联供；蒸汽；发电；改造

1　引言

天钢集团锅炉存在能效低下，管网结构不合理的问题，单一产能不能满足用能需求，急需多样化产能结构出现，因出产高煤过盛，始建富裕煤气发电项目，实现生产、发电同步进行，能源分级利用[1]。

2　热力管网改造

2.1锅炉蒸汽调拨模式

如图1所示，在原管网主蒸汽母管末端接入富裕煤气发电项目，确保正常生产前提下利用锅炉划拨蒸汽发电，实现能源高效利用，用能级别低于汽轮鼓风机组。锅炉在确保汽轮鼓风机组安全运行下，将蒸汽划拨发电机组，当汽轮鼓风机组用汽过大或锅炉故障导致缺汽时，锅炉将少拨或切断供发电机组蒸汽，确保无生产事故。此模式可解决各类突发情形的用汽需求，节省供汽时间，同时利用现有资源风电联产，创造了更高经济效益。

2.2锅炉用能结构调整分析2.2.1锅炉燃料结构调整

过去锅炉主燃天然气、高煤，焦煤保火，耗费大且用能结构不合理。现投入新机组，修改相关技术参数并取消保火，非必要时全燃高煤，高煤压力降至4 kPa时投天然气，降至3 kPa时切断高煤改燃天然气的联锁装置。焦煤0.98元/m3，天然气由2.44 元/m3涨至3.1元/m3，高煤0.05元/m3，可见取消保火以高煤为主燃料，天然气为辅燃料极其必要。热值：天然气8 000~8 500 kcal/Nm3、焦煤4 000 kcal/ Nm3、高煤800~1 000 kcal/Nm3，得知10 m3高煤同2 m3焦煤、1 m3天然气产热相近，而成本为：10 m3高煤0.5元、2 m3焦煤1.96元、1 m3天然气3.1元。现生产定量蒸汽消耗20 m3高煤成本为1元，统计以往数据生产等量蒸汽成本为4元，改造升级促使成本节约庞大。

2.2.2锅炉用能调整成本情况

用能结构调整使焦煤由改前月均68.97万m3直降为0，节省成本67.6万元；天然气由月均32.67 万m3降至7.97万m3，节省成本55万元；高煤改造前后月均差额70万m3，增加成本3.5万元，计算得出成本月节约119.1万元。

压缩空气0.23元/m3、电0.65元/kW·h、除盐水15元/t，各月吨蒸汽成本：

图1　热力管网图

吨蒸汽成本=（焦煤量伊单价+天然气量伊单价+高煤量伊单价+电量伊单价+设备费+材料费+除盐水新水量伊制水单价+压缩空气量伊单价+人工费）衣蒸汽产量

成本：11月85.28元/t、12月80.87元/t、1月77.18元/t，天然气涨价至3.1元/m3后：6月75.25 元/t、7月73.54元/t、8月74.92元/t。可见用能调整获得了巨大利益，管网改造发电产生经济效益也十分可观。

3　改造完成前后经济对比分析

3.1管网改造后能源调配

燃料结构调整全燃高煤后，蒸汽除供汽轮鼓风机组与发电外，少量蒸汽供给外网用户，实现风电热联产[2]。外网用能级别同样低于汽轮鼓风机组。

6月至8月，锅炉点二备一模式运行，蒸汽主用于汽轮鼓风机组生产，其次供给外网。期间启停炉炉水、蒸汽、燃料浪费，既不利于能源环保，又使成本增加，影响生产力。设备冷热交替伴生诸多问题[3]，如各部件损坏频率增高进而维护费大增，同时停炉备用也是损失。随着发电投入迫使锅炉蒸汽需求量提升，促使锅炉全部点燃转型热备，降低了各设备久置腐蚀或忽冷忽热，损坏频率[4]，避免因排障使鼓风机低负荷运行可能性。锅炉故障不影响管网划拨蒸汽供给汽轮机，锅炉维修也不影响汽轮机组运行，降低或暂停外网与发电即可;汽轮机组若停机或休风，锅炉不必停炉，将过盛蒸汽划拨发电即可，带动了用汽效率提升，促使整体效益提高。

9月发电用气量55 337 t、蒸汽88元/t，同比蒸汽增效4 869 656元，约发电8 300 550 kW·h，电0.65元/kW·h，月创效5 395 358元，可见改造的必要性。

3.2改造完成蒸汽成本情况

改造前后参数对照表见表1。

9月发电机组正常运营，吨蒸汽成本73.55元，同6至8月平均74.57元相近，同比下降1.4%，图2为各月蒸汽产量及成本，产量大致在17万t至19.5万t，成本74元/t左右，各月差距不大。富裕煤气发电项目投入未使蒸汽总量与吨成本发生较大变化，却提高用能效率带动整体效益骤升，促进了企业节能创效。

表1　改造前后参数对照表

图2　蒸汽产量与成本曲线图

4　结论

锅炉燃料结构调整与热力管网改造建立发电项目是发展的必然；不断挖潜对标利用各种潜热，提升技术保证零排放，实现绿色生产、生态生产是发展的趋势。目前锅炉仍有很大节能空间，排烟温度160益携带大量汽化潜热直接排放大气，造成能源浪费与热污染，可改造为冷凝式燃气锅炉，回收烟气中的汽化潜热，降低排烟温度的同时，进一步提升锅炉热效率，使之成为下一个效益增长点。

参考文献

[1]吴学安.北京供热能源结构分析[J].北京节能，1992（2）:3-6.

[2]徐生荣.降低燃气锅炉排烟热损失方法探讨[J].能源研究与利用，2002（2）：35-37.

[3]陈学俊，陈听宽.锅炉原理[M].2版.西安：西安交通大学出版社，

1990.

[4]杨世铭，陶文铨.传热学[M].3版.北京：高等教育出版社，1998.

Analysisand Revam p on Therm alSystem ofGas-fired Boiler

NIU Ran
(PowerPlant,Tianjin Iron and SteelCo.,Ltd.,Tianjin 300301,China)

AbstractIn orderto solve liftthe efficiency ofgas-fired boiler,the heat-supply pipe network wasmodified and energy consuming structure adjusted.A group ofsteam consuming equipmentforgenerating electricity wasconnected atthe end ofsteam manifold to utilize redundantBF gas.Thus,the mode ofheatand power combined production wasrealized and the energy saving effectachieved by reducing energy resourceswaste. Good economicbenefitwasachieved.

Key wordsgas-fired boiler;thermalelectricityand aircombined supply;steam;powergeneration;revamp

作者简介：牛冉（1987—），男，本科，主要从事能源动力方面的研究工作。

收稿日期：2014-08-14修回日期：2014-09-02