內(nèi)容摘要：介紹了12MW熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的特點(diǎn)及運(yùn)行情況總結(jié)。

關(guān)鍵詞    熱電聯(lián)產(chǎn)  運(yùn)行  總結(jié)

1.前言

    福建永安智勝化工有限公司是以生產(chǎn)經(jīng)營高效化肥為主的省百家重點(diǎn)企業(yè)，具有先進(jìn)的經(jīng)營理念、科學(xué)的管理模式和雄厚的資金實(shí)力。公司主要產(chǎn)品及生產(chǎn)能力為：合成氨16萬t/a、尿素20萬t/a、食品級(jí)CO2 3萬t/a，其中，合成氨、尿素產(chǎn)量居福建省第二位，并與中化集團(tuán)合資生產(chǎn)高效三元復(fù)合肥20萬t/a、與福建永安化工廠合資生產(chǎn)工業(yè)結(jié)晶硝酸銨6.25萬t/a，公司通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，尿素、高效三元復(fù)合肥產(chǎn)品為“國家免檢產(chǎn)品”。

    多年來，企業(yè)為福建省化肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，被國家發(fā)改委列為首批氮肥原料及動(dòng)力結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目——12MW熱電聯(lián)產(chǎn)裝置工程，是福建永安智勝化工有限公司加快發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。

2.裝置基本情況

    總投資9500萬元的12MW熱電聯(lián)產(chǎn)技改工程，其建設(shè)規(guī)模依據(jù)以熱定電和廢渣、廢氣、余熱、余壓資源綜合利用的原則，新建1臺(tái)75t/h次高溫次高壓循環(huán)流化床鍋爐及1臺(tái)次高溫次高壓吹風(fēng)氣余熱鍋爐，配1臺(tái)單機(jī)容量為12MW次高壓雙抽汽冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。該工程于2005年1月開工建設(shè)以來，經(jīng)過500多天的緊張施工，終于實(shí)現(xiàn)裝置一次性開車成功。該裝置從2006年7月1日投產(chǎn)、運(yùn)行至目前負(fù)荷率達(dá)到101％，全廠熱效率達(dá)到77％，熱電比達(dá)到415％，自動(dòng)投入率和保護(hù)投入率及各類試驗(yàn)合格率均達(dá)到100％。預(yù)計(jì)年發(fā)電量1.06億KW.h、年供熱135.7萬GJ。

3.裝置的原則性熱力系統(tǒng)圖及說明

3.1原則性熱力系統(tǒng)圖（見圖1）

3.2原則性熱力系統(tǒng)圖說明

    圖1為CC12-4.9/1.7/0.6型雙抽汽冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組的原則性熱力系統(tǒng)圖。燃煤鍋爐的額定蒸發(fā)量為75t/h、壓力為5.3MPa、溫度為485℃，吹風(fēng)氣余熱鍋爐的額定蒸發(fā)量為40t/h、壓力為5.3MPa、溫度為485℃。該機(jī)組有二級(jí)調(diào)整抽汽，二級(jí)不調(diào)整抽汽，配一臺(tái)低壓加熱器，一臺(tái)高壓加熱器。一級(jí)調(diào)整抽汽壓力為1.7MPa、二級(jí)調(diào)整抽汽壓力為0.6MPa,一、二級(jí)抽汽直接供應(yīng)尿素工序及造氣工序，三級(jí)抽汽供除氧器用，四級(jí)抽汽供低壓加熱器使用?；瘜W(xué)補(bǔ)充水直接進(jìn)入除氧器。高壓加熱器的疏水進(jìn)入除氧器，裝置內(nèi)的四級(jí)抽汽凝結(jié)水均經(jīng)高、低壓疏水膨脹箱回收進(jìn)入除氧器，軸封加熱器及低壓加熱器的疏水均進(jìn)入凝汽器。

4.裝置的技術(shù)特征

4.1廣泛應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)保障措施，為裝置安全運(yùn)行提供保障

（1）12MW機(jī)組采用了部分大型機(jī)組使用的控制設(shè)備和技術(shù)，如系統(tǒng)采用英國歐陸Eurotherm公司的DCS控制、汽輪機(jī)采用北京?和利時(shí)的DEH控制系統(tǒng)，這些技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)異常情況調(diào)節(jié)迅速，操作人員的角色由直接操作者變成了監(jiān)控者，提高了運(yùn)行可靠性。

（2）在汽機(jī)上安裝了國產(chǎn)先進(jìn)的在線監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)關(guān)鍵部位的震動(dòng)、軸向位移、熱膨脹、脹差、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。

（3）設(shè)置大量的連鎖裝置，根據(jù)不同的控制要求，及時(shí)控制連鎖裝置，保證裝置安全運(yùn)行。

（4）采用UPS備用電源自投技術(shù)，解決裝置關(guān)鍵部位失電時(shí)應(yīng)急用電。

4.2實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新，降低生產(chǎn)能耗

（1）率先應(yīng)用載波內(nèi)反饋調(diào)速電機(jī)技術(shù)

    本裝置配備的75t/h循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機(jī)功率為400KW，額定轉(zhuǎn)速1000rpm；一次風(fēng)機(jī)功率為450KW，額定轉(zhuǎn)速1500rpm；供電電壓均為6KV。鍋爐在運(yùn)行過程中需要根據(jù)工況對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果采用傳統(tǒng)的風(fēng)門來調(diào)節(jié)風(fēng)壓，因?yàn)轱L(fēng)門的阻截會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行效率低，節(jié)能效果不明顯；且風(fēng)壓不穩(wěn)定，爐況波動(dòng)大。若采用高壓變頻不但投資大，而且因?yàn)楦邏鹤冾l器連在高壓與電機(jī)之間，可靠性低，維護(hù)比較困難。

    近幾年，內(nèi)反饋交流調(diào)速電機(jī)技術(shù)和控制系統(tǒng)得到快速發(fā)展，產(chǎn)品有大、中容量6KV、10KV電壓等級(jí)。斬波內(nèi)反饋調(diào)速系統(tǒng)利用現(xiàn)代電子技術(shù)，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子（繞線式）感應(yīng)電流，從而控制轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到調(diào)速目的。

    綜合以上因素，本裝置在鍋爐技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了此項(xiàng)新技術(shù)，在全國氮肥企業(yè)熱電廠中屬率先采用此項(xiàng)技術(shù)。從我公司生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用內(nèi)反饋斬波調(diào)速控制器具有高壓變頻器所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)：

    ①內(nèi)反饋調(diào)速采用頻敏啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；高壓變頻器雖然啟動(dòng)電流可以從零開始，但是對(duì)于啟動(dòng)慣性大的風(fēng)機(jī)負(fù)載時(shí)，啟動(dòng)將會(huì)很困難；

    ②內(nèi)反饋可以工作在全速和調(diào)速兩種狀態(tài)，在調(diào)速故障時(shí)能自動(dòng)切換到全速運(yùn)行，以保證生產(chǎn)正常運(yùn)行；而高壓變頻器則不具備，或必須另外加裝旁路；

    ③內(nèi)反饋調(diào)速控制的是電機(jī)的部分容量，只有電機(jī)額定容量的20％，所以損耗比高壓變頻器小近一半，調(diào)速效率比高壓變頻高，綜合節(jié)電效果更好；從本裝置實(shí)際運(yùn)行證明，采用內(nèi)反饋載波調(diào)速控制器比不使用調(diào)速產(chǎn)品時(shí)可節(jié)能約30％，即一小時(shí)可節(jié)電199KW?h；

    ④內(nèi)反饋調(diào)速控制器連在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)，所以電壓一般在1000V以下，對(duì)我們用戶來說，這樣維護(hù)起來就比較容易；而高壓變頻器則相反，裝置必須處理高壓，安全性降低，維護(hù)也較困難。

（2）采用最新的低溫吹風(fēng)氣余熱發(fā)電技術(shù)

    隨著我公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，即造氣爐的增加，吹風(fēng)氣氣量發(fā)生了變化，原有的吹風(fēng)氣余熱鍋爐已不能適應(yīng)目前的生產(chǎn)工況；同時(shí)為了提高蒸汽能量梯級(jí)利用效率，故配套熱電聯(lián)產(chǎn)技改工程新建1臺(tái)低溫吹風(fēng)氣余熱發(fā)電鍋爐機(jī)組。主要技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn)：

    ①改變?cè)酂徨仩t機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式，在鍋爐機(jī)組外、燃燒爐補(bǔ)燃段處增設(shè)水冷式補(bǔ)燃裝置，旨在控制馳放氣（補(bǔ)燃?xì)怏w）燃燒時(shí)的高溫?zé)煔膺M(jìn)對(duì)流段的溫度達(dá)到碳化煤球造氣吹風(fēng)氣煙灰不會(huì)燒結(jié)的程度；

    ②采用?48200×11600雙層矮胖式蓄熱型非預(yù)混燃燒爐，降低吹風(fēng)氣在燃燒爐內(nèi)的流速和阻力，增加停留時(shí)間，使用吹風(fēng)氣中可燃物充分燃燒，從而滿足“三重風(fēng)”的設(shè)計(jì)需要；

    ③余熱鍋爐機(jī)組采用微機(jī)DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鍋爐液位、過熱蒸汽溫度、馳放氣壓力的自動(dòng)控制，而且穩(wěn)定可靠，并在過熱器蒸汽放空、過熱蒸汽出口、鍋爐緊急放水等處安裝了電動(dòng)閥，在微機(jī)上即可控制開啟度。

    ④本余熱鍋爐所產(chǎn)的高品位蒸汽（5.3MPa，485℃）先送入熱電廠的蒸汽母管中進(jìn)行發(fā)電，后供造氣工序使用，實(shí)現(xiàn)能量二級(jí)利用，提高了余熱回收利用價(jià)值。

    ⑤余熱鍋爐機(jī)組尾部安裝了靜電除塵器，從而保證煙氣達(dá)標(biāo)排放（環(huán)境監(jiān)測煙塵濃度為10.3mg/m3，保護(hù)了環(huán)境。

（3）熱電化水采用一級(jí)除鹽后再加一級(jí)混床處理技術(shù)

    為了確保鍋爐給水的質(zhì)量，本裝置化學(xué)水處理采用一級(jí)除鹽后再加一級(jí)混床處理技術(shù)，規(guī)模按150t/h能力配置；三列，兩開一備。工藝流程圖見圖2。

該裝置的特點(diǎn)：

    ①進(jìn)樹脂床前，清水已經(jīng)過混凝和過濾處理，再經(jīng)活性炭吸附處理。截污和去除有機(jī)物效果都比較好，并使用空氣擦洗濾料，大大提高反洗效果。

    ②陽床、陰床為逆流式頂壓再生固定床，其再生效果好，使用周期較長，酸堿較省。

    ③流程末端增加混床處理裝置，進(jìn)一步提高了裝置除鹽和脫除SiO2的能力。同時(shí)也起到二級(jí)把關(guān)的作用，防止陰床失效后不合格水的送出。

    ④裝置采用微機(jī)DCS控制系統(tǒng)，并配備了在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了DCS控制，數(shù)字化調(diào)節(jié)，在線監(jiān)測，裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠;脫鹽能力強(qiáng)，化水水質(zhì)達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。即混床出水總硬度≈0，SiO2≤20ug/L，電導(dǎo)率≤0.2us/cm，〔Na+〕≤20 ug/L,PH=6.0～7.5。為汽機(jī)長周期、穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。

（4）積極應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)

    結(jié)合本工程鍋爐摻燒造氣細(xì)灰的特殊性，為了確保循環(huán)流化床鍋爐和長周期穩(wěn)定運(yùn)行，本工程在飛灰回燃裝置的J閥風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)及圓盤喂料給渣機(jī)等均采用了變頻技術(shù)，為鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行及降低鍋爐運(yùn)行電耗創(chuàng)造了良好的條件。

4.3采取嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)措施，改善大氣環(huán)境質(zhì)量

（1）在循環(huán)流化床鍋爐尾部安裝了靜電除塵和高效濕法稀氨水脫硫裝置，鍋爐煙氣經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。具體煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1

(2)破碎工序、干煤棚和灰渣裝車等系統(tǒng)均安裝袋式除塵器，煤輸送系統(tǒng)采取全密閉操作方式，并采取定時(shí)噴水清掃等降塵措施，減少粉塵的無組織的排放。

（3）規(guī)范設(shè)置煤灰渣堆場，灰渣等固廢做到及時(shí)清理，并采取全封閉的專用運(yùn)輸車運(yùn)輸灰渣，防止產(chǎn)生二次污染。

（4）選用低噪聲設(shè)備并采取隔聲、消聲和減震等綜合降噪處理措施，確保廠界噪聲達(dá)標(biāo)排放。

5.裝置運(yùn)行情況

    12MW熱電聯(lián)產(chǎn)裝置有關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)（2006年10月22日～10月29日）見表2：

從以上數(shù)據(jù)測算出本裝置發(fā)電煤耗率為338g/kw.h（余熱爐消耗參照燃煤鍋爐按所供蒸汽折算成燃煤耗），預(yù)計(jì)年效益1600萬元以上。

6.存在問題及建議

    循環(huán)流化床鍋爐在原設(shè)計(jì)中雖然采取了許多防磨措施，但實(shí)際運(yùn)行中其受熱面和分離器的磨損速度仍比常規(guī)鍋爐大得多。本裝置在運(yùn)行期間停爐檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

6.1高溫過熱器管束有磨損現(xiàn)象，磨損部位在防磨罩經(jīng)過處，此處煙氣易形成渦流而加劇沖刷。為此應(yīng)采取將高溫過熱器前排防磨罩由120°型改為180°型。

6.2關(guān)于燃料顆粒特性對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

    粗顆粒燃煤較多時(shí)對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：（1）會(huì)沉積于燃燒室下部燃燒，易造成密相區(qū)燃燒份額過大，爐床超溫結(jié)焦;（2）床層加厚風(fēng)阻增大，如果采取經(jīng)常排渣措施，會(huì)造成帶出熱量多、鍋爐效率下降，如加大風(fēng)壓，則電耗會(huì)加大;（3）風(fēng)壓加大，大顆粒在爐內(nèi)流速增大，加劇了爐內(nèi)下部受熱面的磨損。

    為此一定要穩(wěn)定控制好燃料中各種粒度物料的比例，摸索合理的爐膛溫度流化狀態(tài)下的合理風(fēng)量，從而保證設(shè)計(jì)工況性能。

7.結(jié)語

該工程充分體現(xiàn)了氮肥企業(yè)建設(shè)熱電站，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)廢渣、廢氣、余熱、余壓資源綜合利用，具有節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應(yīng)等綜合效益。是提高能源利用率、降低能耗的重要措施。這是以煤為原料的中、小氮肥企業(yè)徹底解決造氣爐渣及細(xì)灰綜合利用，使其變廢為寶的一條重要途徑。也是氮肥企業(yè)降低生產(chǎn)成本、增加效益、提高企業(yè)市場競爭力的必然選擇，也符合國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。

文章作者：邢一德 （福建永安智勝化工有限公司 366013）