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【摘要】以威海龙港市某造纸企业焚烧造纸污泥的热电联产系统为研究对象，对其热负荷做了计算，并以此为基础进行主要设备的选型匹配。同时从标准煤耗量、年均总热效率和成本节约三个方面对系统进行节能经济性分析。分析结果表明：锅炉掺烧污泥，实施热电联产后系统年均总热效率达到81.07%；在企业年生产总量不变的条件下，年节约标准煤约1829 t，很大地节约了生产成本。
【关键词】污泥掺烧；热电联产；标准煤耗量；年均总热效率
【中图分类号】TK284
【文献标识码】A
随着煤、石油等不可再生资源的日益紧缺和环境压力的日益增大，节能减排和废物再利用越来越受到人们的重视。随着造纸业的发展，污泥的处理是一个迫切需要解决的问题。焚烧污泥发电，日益受到重视，是最实用的污泥处理技术之一【1-4】。
1、工程实例
1.1工程概述
在国家“节能减排”理念和“十三五”规划的指导下，山东威海龙港市某造纸企业结合企业自身的具体情况，投资兴建了配套的自备热电厂，其主要热用户是工业用汽，所有生产用汽要求供热连续可靠。该热电联产工程掺烧干污泥发电，将干污泥送入循环流化床锅炉中燃烧，生产蒸汽，驱动蒸汽轮机带动发电机发电。利用汽轮机组的背压排汽供热，实现了热电联产。
1.2工程负荷计算
1）热负荷计算
工程热负荷主要是生产工艺热负荷，生产工艺热负荷主要是造纸车间用汽。一天按24h计算；一年按356天计算。
2）电负荷计算
电负荷主要是生产用电和生活办公用电两部分。
1.3 工程设备选择
循环流化床锅炉燃料范围选择性广，技术已经日趋成熟，尤其75t/h及其以下的主要锅炉已经得到普及[5]。因此，根据企业的特点及项目的性质，为保证企业生产正常连续进行，锅炉与汽轮机都是一用一备配置。由热电平衡、热负荷性质及其参数要求，结合目前国内背压机组生产情况，选用2xB3MW中温中压背压式汽轮发电机组（一用一备），与2x40t/h中温中压流化床锅炉（一用一备）相匹配。
2、热电联产系统节能性分析
2.1燃料特性及消耗量
本工程以燃烧煤为主，掺烧造纸产生的干污泥，每天掺烧干污泥30t，干污泥占比为17.24%。煤的低位发热量约为21000 kJ/kg，干污泥的低位发热量范围为5018kJ/kg。
热电联产系统燃料的消耗量，可由下式描述，
（1）
（2）
式中
B——系统燃料消耗量，kg/h；
q——燃料的低位发热量，kJ/kg；
q1——糠醛渣燃料的低位发热量，kJ/kg；
q2——秸秆燃料的低位发热量，kJ/kg；
——分别为锅炉效率和管道效率，取值分别为86%和95%；
——系统平均总热负荷，GJ/h；
计算得出，混合后燃料的低位发热量按18245 kJ/kg，燃料原煤的消耗量约为6.0 t/h。而标准煤的低位发热量为29307 kJ/kg，通过换算得出，系统标准煤耗量约为4.3 t/h。
2.2热电联产总热效率
热电联产总热效率为输出电、热两种产品的总能量与输入能量之比，是热电厂综合评价的总指标之一。该工程热电联产年均总热效率可通过下面两式计算得出。
（3）
Pa=PH （4）
式中
——系统年均总热效率，%；
Pa ——系统全年供电量，（kW·h）/a；
——系统全年供热量，GJ/a；
Ba——系统全年燃料消耗量，kg/a；
P ——系统额定发电功率，kW；
H ——发电设备年利用小时数，h；
计算得出，系统年均总热效率为81.07%。这主要是由以下几方面引起的。首先，按照热负荷需求进行了机组选型，实现了各主要设备容量的关联匹配，若供热机组的容量选择过大，联产机组就会长期处于低负荷运行，效率将会降低；其次，热负荷常年较稳定，使整个机组常年在较高热负荷下运行。
3、热电联产系统经济性分析
据初步测算，该项目达产后年均消耗标准煤4.3万吨，每年焚烧干污泥1.068万吨，年生产电力2421.02万kWh，年供应电力1936.82万kWh，年供应热力89.5万GJ。该工程掺烧干污泥来代替部分燃煤，则其每年可节约标准煤约1829t/a。若每吨标准煤运到厂按700元/t 计算，每年可节约购煤成本约128.03万元，经济效益非常可观。
结论：
本文结合实际工程，对工程从标准煤耗量、年均总热效率和成本节约三个方面对热电联产系统做了节能经济性分析，得出了掺烧干污泥发电的热电联产系统的节能经济性。本文还分析了该工程节能的三个主要原因：热负荷确定合理、尽量保证热负荷较高且较稳定、以掺烧造纸干污泥来节约一次能源。分析结果显示：该热电联产系统的节能性明显优于中小型纯凝式机组的，实施联产后全厂总热效率达81.07%；系统年节约标准煤量约1829 t/a，企业年生产成本大幅降低，每年節约成本约128.03万元，经济效益非常可观。
参考文献：
[1]邹道安，黄瑾，白海龙，等.污泥热干化和燃烧特性试验研究[J].环境污染与防治，2012，34（4）：5-10.
[2]姬鹏，韩向新，姜秀民.干化污泥燃烧特性的研究[J].热能动力工程，2009，24（4），533-537.
[3]陈晓平，赵长遂，兰计香.造纸污泥流化床焚烧技术试验研究[J].燃烧科学与技术，2000，6（1）：15-18.
[4]吴越，时剑，童红.应用循环流化床锅炉掺烧城市污泥的技术研究[J].环境保护科学，2009，35（5）：35-37.
[5]钟史明，刘龙海.大中型热电联产机组与背压机组匹配抽凝机组选型方案的建议[J].热电技术，2008，3
作者简介：
李华（1982—），女（汉族），山东青岛人，工程师，硕士，主要从事热电厂的设计、热电厂热能综合利用方面的研究。
【关键词】污泥掺烧；热电联产；标准煤耗量；年均总热效率
【中图分类号】TK284
【文献标识码】A
随着煤、石油等不可再生资源的日益紧缺和环境压力的日益增大，节能减排和废物再利用越来越受到人们的重视。随着造纸业的发展，污泥的处理是一个迫切需要解决的问题。焚烧污泥发电，日益受到重视，是最实用的污泥处理技术之一【1-4】。
1、工程实例
1.1工程概述
在国家“节能减排”理念和“十三五”规划的指导下，山东威海龙港市某造纸企业结合企业自身的具体情况，投资兴建了配套的自备热电厂，其主要热用户是工业用汽，所有生产用汽要求供热连续可靠。该热电联产工程掺烧干污泥发电，将干污泥送入循环流化床锅炉中燃烧，生产蒸汽，驱动蒸汽轮机带动发电机发电。利用汽轮机组的背压排汽供热，实现了热电联产。
1.2工程负荷计算
1）热负荷计算
工程热负荷主要是生产工艺热负荷，生产工艺热负荷主要是造纸车间用汽。一天按24h计算；一年按356天计算。
2）电负荷计算
电负荷主要是生产用电和生活办公用电两部分。
1.3 工程设备选择
循环流化床锅炉燃料范围选择性广，技术已经日趋成熟，尤其75t/h及其以下的主要锅炉已经得到普及[5]。因此，根据企业的特点及项目的性质，为保证企业生产正常连续进行，锅炉与汽轮机都是一用一备配置。由热电平衡、热负荷性质及其参数要求，结合目前国内背压机组生产情况，选用2xB3MW中温中压背压式汽轮发电机组（一用一备），与2x40t/h中温中压流化床锅炉（一用一备）相匹配。
2、热电联产系统节能性分析
2.1燃料特性及消耗量
本工程以燃烧煤为主，掺烧造纸产生的干污泥，每天掺烧干污泥30t，干污泥占比为17.24%。煤的低位发热量约为21000 kJ/kg，干污泥的低位发热量范围为5018kJ/kg。
热电联产系统燃料的消耗量，可由下式描述，
（1）
（2）
式中
B——系统燃料消耗量，kg/h；
q——燃料的低位发热量，kJ/kg；
q1——糠醛渣燃料的低位发热量，kJ/kg；
q2——秸秆燃料的低位发热量，kJ/kg；
——分别为锅炉效率和管道效率，取值分别为86%和95%；
——系统平均总热负荷，GJ/h；
计算得出，混合后燃料的低位发热量按18245 kJ/kg，燃料原煤的消耗量约为6.0 t/h。而标准煤的低位发热量为29307 kJ/kg，通过换算得出，系统标准煤耗量约为4.3 t/h。
2.2热电联产总热效率
热电联产总热效率为输出电、热两种产品的总能量与输入能量之比，是热电厂综合评价的总指标之一。该工程热电联产年均总热效率可通过下面两式计算得出。
（3）
Pa=PH （4）
式中
——系统年均总热效率，%；
Pa ——系统全年供电量，（kW·h）/a；
——系统全年供热量，GJ/a；
Ba——系统全年燃料消耗量，kg/a；
P ——系统额定发电功率，kW；
H ——发电设备年利用小时数，h；
计算得出，系统年均总热效率为81.07%。这主要是由以下几方面引起的。首先，按照热负荷需求进行了机组选型，实现了各主要设备容量的关联匹配，若供热机组的容量选择过大，联产机组就会长期处于低负荷运行，效率将会降低；其次，热负荷常年较稳定，使整个机组常年在较高热负荷下运行。
3、热电联产系统经济性分析
据初步测算，该项目达产后年均消耗标准煤4.3万吨，每年焚烧干污泥1.068万吨，年生产电力2421.02万kWh，年供应电力1936.82万kWh，年供应热力89.5万GJ。该工程掺烧干污泥来代替部分燃煤，则其每年可节约标准煤约1829t/a。若每吨标准煤运到厂按700元/t 计算，每年可节约购煤成本约128.03万元，经济效益非常可观。
结论：
本文结合实际工程，对工程从标准煤耗量、年均总热效率和成本节约三个方面对热电联产系统做了节能经济性分析，得出了掺烧干污泥发电的热电联产系统的节能经济性。本文还分析了该工程节能的三个主要原因：热负荷确定合理、尽量保证热负荷较高且较稳定、以掺烧造纸干污泥来节约一次能源。分析结果显示：该热电联产系统的节能性明显优于中小型纯凝式机组的，实施联产后全厂总热效率达81.07%；系统年节约标准煤量约1829 t/a，企业年生产成本大幅降低，每年節约成本约128.03万元，经济效益非常可观。
参考文献：
[1]邹道安，黄瑾，白海龙，等.污泥热干化和燃烧特性试验研究[J].环境污染与防治，2012，34（4）：5-10.
[2]姬鹏，韩向新，姜秀民.干化污泥燃烧特性的研究[J].热能动力工程，2009，24（4），533-537.
[3]陈晓平，赵长遂，兰计香.造纸污泥流化床焚烧技术试验研究[J].燃烧科学与技术，2000，6（1）：15-18.
[4]吴越，时剑，童红.应用循环流化床锅炉掺烧城市污泥的技术研究[J].环境保护科学，2009，35（5）：35-37.
[5]钟史明，刘龙海.大中型热电联产机组与背压机组匹配抽凝机组选型方案的建议[J].热电技术，2008，3
作者简介：
李华（1982—），女（汉族），山东青岛人，工程师，硕士，主要从事热电厂的设计、热电厂热能综合利用方面的研究。