新形勢下燃煤發電企業摻燒煤泥綜合效益淺析

楊衛強　石玉龍　王維

【摘 要】目前電價下降、電量減少給燃煤發電企業經濟效益提升帶來了嚴峻挑戰，煤價已經處于低谷，下降空間已盡，摻燒低價煤泥成為發電企業控價降本的重中之重。本文結合工作實際情況論述了摻燒低價煤泥的可行性和經濟性，為燃煤發電企業在當前形勢下降低燃料成本提供了可行性新舉措。

【關鍵詞】發電企業；摻燒；煤泥；效益

當前形勢下電價下降、電量減少給燃煤發電企業帶來了巨大經營壓力，為有效降低煤價，區域某燃煤電廠結合本企業實際情況開始摻燒低價煤泥，煤價下降幅度較大，為公司提質增效做出了貢獻。現對摻燒煤泥的經濟效益和安全效益分析如下。

1 摻燒煤泥必要性分析

煤泥是具有價格低、水分高、粒度細、粘結性強、內聚力大等特點。該電廠所摻燒煤泥與設計煤種產自同一區域，煤泥晾干后煤質特性與設計煤種基本一致，是替代價格較高的國有礦原煤的最佳選擇，對于機組保穩燃、控指標、降成本方面貢獻較大。而且與原煤比，煤泥還具有下面幾方面優勢：

（1）煤泥硫分只有0.8%左右，而原煤硫分在1.8%左右，摻燒煤泥既可以滿足環保排放要求又可以降低脫硫系統耗電率。

（2）煤泥由于具有粒度細特點，對降低制粉單耗貢獻顯著。

2 摻燒煤泥所采取的措施

電廠經不斷摸索，總結出一套行之有效的摻配方案。一是，利用春秋兩季及夏季非雨期對煤泥進行平鋪晾曬，依靠天氣蒸發掉煤泥中水分。工作流程為煤泥卸至煤場后，由鏟車在晾曬場地推平，然后利用旋耕犁機對煤泥進行翻犁，一般3-5天可將煤泥水分由入廠時的25%晾曬至10%，經水分檢驗合格并與高熱值煤進行摻配后搬倒至筒倉。該種方式處理后的煤泥具有加工成本低，工作量小的特點，但受天氣因素影響較大。二是，半干煤泥與干煤直接混配的方式。工作流程為將煤泥進行初步晾曬后利用專業機器與高揮發分、低水分煤種進行摻配、磨制后再將水分晾曬至合格范圍后搬倒至筒倉。該種方式處理后的煤泥具有水分散失小、粒度均勻的特點。

3 摻燒煤泥經濟性分析

3.1 對燃料采購成本影響

煤泥是煤礦的副產品之一，用戶相對較少，銷售相對困難，所以在價格上比市場煤有較大優勢。目前，電廠共采購兩種礦別的煤泥，從財務結算數據來看，煤泥平均不含稅入廠標煤單價比市場煤低56元/噸左右，采購煤泥對降低燃料成本貢獻度仍然較大。

3.2 摻燒煤泥中間費用

目前，電廠加工煤泥主要依靠自然晾曬，從到廠至入倉，主要有晾曬和搬倒費用，其中，晾曬費用為7.5元/噸，搬倒費用為5.2元/噸。由于煤泥從到廠至入倉階段水分損失較大，熱值變化較多，為準確分析，在計算煤泥經濟性過程中按照標煤進行計算（具體數據見表1）。從下表可以看出，一噸煤泥平均入廠標煤單價為200.185元/噸，入廠時原煤重量在1.83噸左右，晾干后可以出煤泥1.55噸左右，中間晾曬和搬倒費用為12.7元/噸左右，入爐時標準煤價升高為219.82元/噸，比目前市場煤標煤單價低78.91元/噸。若折成原煤計算，摻燒1噸煤泥有56.36元效益空間，其中效益最高的B礦煤泥比市場煤低67.63元/噸。

3.3 摻燒煤泥對設備的影響

摻燒煤泥對設備的損害主要受兩方面因素影響，一是在煤炭重介質洗選過程中，需要添加磁鐵礦粉，而洗選介質比重越大洗選效率越高，若煤泥中含有磁鐵礦粉將對鍋爐設備有一定損害。為此，電廠摻配摻燒小組專程到礦方洗煤廠進行現場確認。目前，煤泥生產工藝主要采取重介質洗選或跳汰式洗選工藝，其中重介式洗選需要添加磁鐵礦粉，鐵礦粉回收率達到99.5%-99.8%，洗選產品為精煤和洗混末煤（電煤），煤泥產量極少。電廠采購的煤泥產品是由跳汰式洗選工藝產生的副產品，洗選過程中的煤泥水經過兩次沉淀濃縮后，再經過壓濾設備脫水產生煤泥產品。跳汰式洗選工藝沒有添加重介物質，因此也沒有鐵粉存留。在沉淀過程中需要添加聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁水處理劑增強絮凝沉淀效果，平均每噸煤泥產量約消耗92克添加劑，不會對鍋爐設備產生影響。

3.3.1 對鍋爐受熱面影響

入爐煤水分增加，制粉系統需要更多干燥風，容易造成三次風增大，三次風率增大，影響二次風率減少，易造成鍋爐結焦、高溫腐蝕。因結焦和設備腐蝕是漸進過程，不易定量分析。

3.3.2 對鍋爐尾部煙道影響

煙氣中的水蒸氣和硫酸蒸汽進入低溫受熱面時，與溫度較低的受熱面金屬接觸，并可能發生凝結而對金屬壁面造成腐蝕，若煤泥水分含量大易對尾部煙道形成低溫腐蝕。目前，通過加強入爐煤泥晾曬、控制排煙溫度等手段能有效降低腐蝕程度。

3.3.3 對除灰渣系統影響

摻燒煤泥后，尾部煙氣中含水蒸氣濃度明顯增加，對除灰設備產生的影響是電除塵極板粘灰、腐蝕，降低除塵器效率。

3.4 摻燒煤泥對機組供電煤耗影響

3.4.1 煤耗對比試驗

鑒于該電廠兩臺機組型式相同，正常運行時煤耗基本一致，為了定量分析摻燒煤泥對發電煤耗的影響，電廠專門進行過煤耗對比試驗。試驗方案為一臺鍋爐單燒純煤，另一臺鍋爐摻燒正常比例的煤泥，然后對比兩臺機組的煤耗差異。試驗時間為5天，試驗期間保持相同的機組負荷率，并保證入爐煤質穩定，且分爐皮帶秤計量、分爐采樣、定煤位交接班。經過試驗，兩臺機組煤耗基本一致，不存在差異，可基本認定摻燒煤泥對發電煤耗影響不大。試驗結果見表2。

表2 煤耗對比試驗結果

3.4.2 對鍋爐效率影響

入爐煤水分高，不但會降低爐膛溫度，影響燃燒穩定性和熱傳導性，減少有效熱的利用，而且會造成排煙損失增加（煤內水分會吸熱變成水蒸氣并隨著煙氣排除爐內，增加煙氣量使得排煙熱損失增大），降低鍋爐熱效率。

以鍋爐設計參數進行計算：

排煙溫度為130℃，設計煤種水分5.4%，入爐煤泥水分10%，水在1個大氣壓，100℃的汽化潛熱為2257kj/kg。

為保證相同的入爐發熱量，與設計煤種相比，1噸煤泥多帶入爐膛水分重量為：

1000×（100-5.4）/（100-10）-1000=51.1kg。

這部分水分由20℃液態水轉化為130℃水蒸氣所需要熱量為：

4.18×51.1×（100℃-20℃）+51.1×2257+1.84×51.1×（130℃-100℃）=135241kj

由此可知，摻燒1噸煤泥將多消耗熱量135241 kj，折算標煤為：

135241÷29271=4.62kg

按照摻燒20萬噸煤泥計算，每噸標煤不含稅價格為298.73元/噸，增加燃料成本：

200000×4.62÷1000×298.73=276026.52元

3.5 摻燒煤泥對廠用電率影響

3.5.1 對脫硫耗電率影響

電廠兩臺機組脫硫耗電率在1.5%左右，年耗用電量4950萬千瓦時，按照脫硫設備運行情況進行測算，入爐煤硫分每降低1%，全廠日脫硫耗電量可節省1萬千瓦時，摻燒煤泥對脫硫系統廠用電量的影響如下：

煤泥硫分為0.8%，設計煤種硫分1.65%，煤泥占入爐煤量比例為15%，摻燒時間為300天，則摻燒煤泥節省廠用電量為：

（1.65%-0.8%）×15%×10000×300=38.25萬千瓦時

按照每千瓦時0.35元進行計算，可節約生產成本13.39萬元。

3.5.2 對制粉單耗影響

在機組進行煤耗對比試驗時，同時對兩臺機組制粉單耗進行了對比試驗，從試驗結果看，純燒煤機組制粉單耗為25.64kW.h/t，摻燒煤泥機組制粉單耗為23.61kW.h/t，兩者相差2.03kW.h/t。按照年耗煤量160萬噸進行計算，可節約廠用電成本為：

2.03 kW.h/t×160萬t×0.35元/ kW.h =113.68萬元

將以上影響因素進行匯總，數據見表3。

表3 摻燒煤泥影響因素經濟性分析表

按電廠每年摻燒20萬噸煤泥進行測算，綜合考慮對燃料采購成本、晾曬成本、搬倒成本、降低鍋爐效率和降低發電廠用電量影響，煤泥降價幅度為60.7元/噸。可節約成本1213.28萬元。

4 結論

摻燒煤泥對經濟效益貢獻度較大，建議燃煤發電企業結合鍋爐運行工況在確保安全的前提下科學進行摻燒煤泥，以降低燃料成本。