隨著國內(nèi)煤炭供應(yīng)形勢的日益嚴(yán)峻，火電廠與煤炭供應(yīng)企業(yè)合同的兌現(xiàn)率大幅度降低，低價(jià)、優(yōu)質(zhì)煤的采購難度越來越大，火電廠不得不大量燃用劣質(zhì)煤，嚴(yán)重影響了設(shè)備的出力和經(jīng)濟(jì)性。河北華電某公司共建設(shè)有4臺DG410/9. 81 -9型CFB鍋爐和2臺200 MW雙抽凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，分別于2003年7月和2003年12月正式移交生產(chǎn)。目前，該機(jī)組的供熱能力已接近極限，缺少可靠的備用裕量，無法滿足逐年遞增的負(fù)荷需求。
1、存在的問題
    該機(jī)組原設(shè)計(jì)煤質(zhì)低位發(fā)熱量為24 200 kj/kg，鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)出力410 t/h。近年來由于煤炭供應(yīng)持續(xù)緊張，優(yōu)質(zhì)無煙煤的采購難度日益加大，受煤質(zhì)影響鍋爐設(shè)備出力長期達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行方式極不經(jīng)濟(jì)。2009年人爐煤的低位發(fā)熱量平均為20 660 kj/kg．鍋爐出力基本維持在300～330 t/h。為改善這種狀況，公司決定利用大修機(jī)會，在2010年冬季供暖前完成1臺爐的恢復(fù)出力改造工作，增加爐膛輻射受熱面及對流受熱面，對相關(guān)輔機(jī)進(jìn)行增容改造。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、原因分析
    a．燃燒煤種遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)煤種。煤質(zhì)的降低直接導(dǎo)致鍋爐入爐熱量減少，影響鍋爐出力。目前的鍋爐播煤器出力低，已限制了給煤出力，當(dāng)煤質(zhì)變化燃煤量增大時(shí)更不能滿足要求；此外鍋爐播煤器運(yùn)行時(shí)間過長，普遍存在內(nèi)部嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，檢修工作量大；運(yùn)行中發(fā)生的堵煤現(xiàn)象也會影響鍋爐出力。
    b．鍋爐受熱面磨損泄露嚴(yán)重。CFB鍋爐在大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于爐膛內(nèi)循環(huán)物料大量增加，密相區(qū)物料上移，運(yùn)行流化風(fēng)量增加，風(fēng)速相應(yīng)增加，加劇水冷壁磨損速度，使水冷壁泄漏頻繁，影響鍋爐出力。
    c．爐膛風(fēng)帽磨損嚴(yán)重。爐膛r形定向風(fēng)帽存在磨損現(xiàn)象，尤其是沿4個排渣口的方向磨損更為嚴(yán)重。風(fēng)帽頂部磨穿會擾亂流化風(fēng)的方向，破壞爐膛燃燒工況，導(dǎo)致排渣不暢，同時(shí)造成局部水冷壁磨損加劇，影響鍋爐出力。
    d．冷渣設(shè)備排渣出力低。由于鍋爐的實(shí)際入爐煤熱值低、灰分大，造成鍋爐床壓過高，滾筒冷渣器、排渣系統(tǒng)超出力運(yùn)行，滾筒軌道、托輥及渣管磨損嚴(yán)重，限制了鍋爐出力。
3、改造方案
    a．播煤裝置改造。燃燒煤種低于設(shè)計(jì)煤種，要保持足夠的熱量，必須增加燃煤量，對播煤裝置進(jìn)行改造。需重新設(shè)計(jì)制作6臺（總出力117 t/h）播煤裝置更換原有設(shè)備（總出力69 t/h），同時(shí)對落煤管進(jìn)行優(yōu)化。
    b．爐膛、水冷壁改造。鍋爐燃煤的熱值低、灰分大。為恢復(fù)鍋爐出力，必須增加爐膛的輻射吸熱量。經(jīng)過詳細(xì)的熱力、水動力計(jì)算，保持爐膛深度尺寸不變，爐膛寬度方向兩側(cè)各增加4根管，寬度增加607 mm，同時(shí)在水冷屏寬度方向增加10根管子，寬度增加762 mm。改造后的爐膛輻射受熱面共增加106 n12，增加了鍋爐的帶負(fù)荷能力，提高了鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，鍋爐的流化風(fēng)速也由5.4 m/s降至5 m/s，減輕了受熱面磨損，提高了鍋爐運(yùn)行可靠性。
    c．省煤器改造。為增加傳熱，降低排煙溫度，減少積灰，保持布置空間不變，將原來2組螺旋鰭片管式省煤器更換為H型鰭片式省煤器。改造后省煤器排煙溫度降低至130℃，從而降低煤耗，并可減輕省煤器的磨損，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
    d．爐膛風(fēng)帽改造。爐膛風(fēng)帽由r形定向風(fēng)帽改為小口徑柱狀風(fēng)帽。改造完成后可有效解決風(fēng)帽磨損、漏灰和大渣沉積現(xiàn)象，使布風(fēng)更加均勻，改善流化質(zhì)量，提高燃燒效率。
    e．冷渣器及除渣系統(tǒng)增容改造。新增加4臺滾筒冷渣器，除渣系統(tǒng)采用機(jī)械除渣，在鍋爐兩側(cè)的冷渣器下部各設(shè)1套耐高溫形埋刮板輸送機(jī)，將渣轉(zhuǎn)運(yùn)到鏈斗式輸送機(jī)，再由斗式提升機(jī)提升到渣倉。新增加1個有效容積為800m3的渣倉（與第2臺鍋爐共用）。改造后的冷渣器及除渣系統(tǒng)滿足了鍋爐大負(fù)荷運(yùn)行的需要，鍋爐可以保證穩(wěn)定的床壓運(yùn)行，提高了安全可靠性。同時(shí)改善了現(xiàn)場環(huán)境，還可降低設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
4、改造前后經(jīng)濟(jì)性分析
4.1改造前費(fèi)用測算
    鍋爐恢復(fù)出力改造項(xiàng)目包括：鍋爐爐膛，水冷壁，省煤器，爐膛風(fēng)帽改造、播煤裝置、電除塵器系統(tǒng)、冷渣器系統(tǒng)、石灰石輸送系統(tǒng)改造以及上述系統(tǒng)配套設(shè)施改造；鍋爐分步試運(yùn)及整套啟動工作。投資范圍包括以上項(xiàng)目的建筑安裝工程費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)、其他費(fèi)用、基本預(yù)備費(fèi)等。經(jīng)計(jì)算，鍋爐恢復(fù)出力改造項(xiàng)目的靜態(tài)投資為4 545萬元，投資估算費(fèi)用及比例見表1。
4.2改造后經(jīng)濟(jì)效益分析
    鍋爐恢復(fù)出力改造完成后，順利通過了168 h試運(yùn)行。在隨后2個月的運(yùn)行期內(nèi)，取得的經(jīng)濟(jì)效益顯著，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
    a．鍋爐恢復(fù)出力后，冬季供暖期鍋爐滿出力運(yùn)行，基本滿足外界供熱需求，增加的蒸發(fā)量在采暖期（暫按4個月）可以全部用來發(fā)電，可增加發(fā)電量約為97 070萬kWh，按上網(wǎng)電價(jià)331. 79元/MWh，綜合廠用電率取2009年平均值12. 57%計(jì)算，則售電收人為331. 79×97 070×(1-12. 57% )／10000-2 816萬元，扣減發(fā)電成本240. 81×97 070-2 338萬元，因此，供暖期發(fā)電量增加，可增加收益478萬元。
    b．鍋爐改造后，煤種的適應(yīng)性更強(qiáng)�；謴�(fù)出力改造前，鍋爐燃燒煤種遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)煤種，為達(dá)到相同的出力，不得不燃用20 934 kj/kg以上的燃煤。而鍋爐改造后，燃燒熱值為16 584 kj/kg的燃煤就能滿足出力要求。根據(jù)公司2010年燃煤購買情況，發(fā)熱量20 934 kj/kg的燃煤煤價(jià)為791元／t（合標(biāo)煤價(jià)1 107元／t），發(fā)熱量16 584 kj/kg的燃煤煤價(jià)為686元／t(合標(biāo)煤價(jià)1 212,3元/t)。機(jī)組的年耗標(biāo)煤量為18. 46萬t，改造后由于燃用低熱值煤炭節(jié)約的燃料成本為1 944萬元。
    c．鍋爐改造后，綜合廠用電率明顯降低。2009年綜合廠用電率平均值為12.57%，改造后鍋爐在2010年11月的實(shí)際運(yùn)行值為11.52%，較改造前降低了1.05%。預(yù)計(jì)非采暖期增加上網(wǎng)電量2 856MWh，此項(xiàng)可增加收益331. 79×2 856 - 95萬元。同時(shí)，改造后的綜合供電煤耗由373. 57 g/kWh降低到368. 81 g/kWh，降低了4.76 g/kWh，節(jié)約標(biāo)煤（燃煤量）2 359 t，此項(xiàng)可節(jié)約燃料成本2 359 X686 -162萬元。
    綜上所述，鍋爐在恢復(fù)出力改造完成后，每年可帶來的經(jīng)濟(jì)收益為478+1944+95+162-2 679方元。同時(shí)，鍋爐在恢復(fù)出力改造完成后由于煤質(zhì)變化，燃煤量增加，為保證排放達(dá)標(biāo)，每年需增加石灰石粉的用量5. 11萬t，按照公司石灰石粉現(xiàn)行價(jià)格140元／t計(jì)算，每年需多投入費(fèi)用716萬元。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4.3經(jīng)濟(jì)效益測算
    考慮上述費(fèi)用及相關(guān)稅費(fèi)，計(jì)算改造完工后2010 - 2014年的利潤見表2。
    由表2可知，工程投產(chǎn)后經(jīng)營期前5年凈利潤分別是169萬元、917萬元、975萬元、1 035萬元和1 066萬元。在基準(zhǔn)收益率為8%時(shí)，計(jì)算出項(xiàng)目投資的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為33.73%，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為4 562萬元，投資回收期為3. 67年。項(xiàng)目滿足電力行業(yè)和業(yè)主投資方的各項(xiàng)指標(biāo)要求，且具有很好的盈利能力。
4.4  敏感性分析
    根據(jù)工程特點(diǎn)，對年利用小時(shí)、上網(wǎng)電價(jià)、煤價(jià)等因素按-10%～10%（與表3項(xiàng)目自下而上對應(yīng)），步長5%進(jìn)行敏感性分析，敏感性分析匯總明細(xì)見表3。
    由表3可知，影響收益率變化強(qiáng)度的敏感性因素依次為上網(wǎng)電價(jià)、煤價(jià)、年利用小時(shí)。其中影響強(qiáng)度最大的因素是上網(wǎng)電價(jià)。從“敏感性分析表”中電價(jià)的變化幅度來看，本期工程進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營期后，投資方內(nèi)部收益率在27. 27%～40.10%．項(xiàng)目具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
5、結(jié)束語
    鍋爐恢復(fù)出力改造工作完成后達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，鍋爐出力由改造前的310 t/h提高到410 t/h，鍋爐效率提高了3. 4%。改造工作的成功實(shí)施，使鍋爐的適用煤質(zhì)更加廣泛，保證了煙塵及SO2排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；使機(jī)組在冬季滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，確保供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了機(jī)組的安全可靠性；保證了城市供暖，提開了公司的社會信譽(yù)；為需要提高設(shè)備出力進(jìn)行改造的其他廠家提供借鑒。