摻燒經濟煤種與效益評估研究

楊勤+丘紀華

摘要：韶關粵江發電有限責任公司擁有兩臺600MW機組、兩臺330MW機組，其中600MW機組鍋爐為東鍋產前后墻對沖式煤粉爐，設計煤種神混2號煤種，隨著燃煤市場煤價的波動，公司開始研究燃燒價格較低的經濟性煤種。文章對摻燒經濟煤種與效益評估進行了研究。

關鍵詞：經濟煤種；效益評估；火力發電；燃煤市場；鍋爐損失 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2017）06-0207-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.103

韶關粵江發電有限責任公司是擁有兩臺600MW機組、兩臺330MW機組的火力發電公司，其中600MW機組鍋爐為東鍋產前后墻對沖式煤粉爐，設計煤種神混2號煤種，隨著燃煤市場煤價的波動，我公司開始研究燃燒價格較低的經濟性煤種，包括印尼動力煤、印尼環保煤以及高欄港神混煤等低價煤種。為了保證燃燒經濟煤種的安全，我公司進行了一系列的摻燒試驗，擬拓寬鍋爐對燃煤的適應性和降低燃煤發電成本。本文對燃用印尼環保煤進行代表性闡述。

1 鍋爐蒸汽主要參數

在低發熱量的印尼煤與神混煤的摻燒試驗中，1號機組鍋爐在300～600MW負荷范圍內穩定運行，并保持其中3臺磨煤機（A磨+C磨+F磨）長期磨制低發熱量的印尼煤。1號機組在500～600MW負荷下，由于印尼煤的發熱量較低（4600kcal/kg），需投入6臺磨煤機運行（設計為5投1備）。主蒸汽參數、再熱蒸汽參數均到設計值，各級減溫水用量正常。

2 爐膛溫度記錄情況

試驗中從爐膛各個看火孔進行溫度測量，爐內燃燒最高溫度為1458℃，較該爐燃用神混煤或神混煤與印尼動力煤摻燒時溫度略低40℃左右，爐內沒有出現明顯結焦情況，與之前全部燃用神混煤的情況一致。沒有發現爐內結大焦，僅個別看火孔偶爾掛點小焦，不影響鍋爐正常運行。

3 鍋爐損失及效率

查閱我公司的《鍋爐化學生產日報表》，摻燒印尼煤試驗中各個班值對1號鍋爐的飛灰、爐渣中可燃物含量的分析以及排煙熱損失q2、機械不完全燃燒熱損失q4、鍋爐效率η的計算。摻燒低熱值印尼煤時排煙熱損失平均在5.8%，與之前的燃用山西煙煤的運行情況接近，排煙熱損變化很小，但較高爐的設計值偏高，這可能是因為空預器漏風和排煙溫度升高所造成的。由q4的計算結果可以看出，1號爐在摻燒50%的低熱值印尼煤時，鍋爐的機械不完全燃燒熱損失q4都在0.2%以下，平均值約在0.15%，較鍋爐的設計值0.7%降低，可見摻燒印尼煤后可以降低鍋爐的機械不完全燃燒熱損失q4。摻燒低熱值的印尼煤時1號爐平均熱效率為93.79%，相比之前燃用山西煙煤時的93.89%略有降低。

4 經濟性分析

4.1 低熱值印尼煤的摻燒對燃料成本的影響

在50%的摻燒比例下，鍋爐仍然保持93.79%的高效率，僅比燃用山西煙煤時93.89%時的效率僅降低0.1%，而燃料價格降低了50元。

4.2 燃用低熱值印尼煤對鍋爐輔機電耗的影響

當燃用4600kcal/kg的印尼煤時，需要增加一臺磨煤機運行時（假設為E磨），按磨煤機電壓6000V、電流52.54A計算，所增加的功率為P=1.732UIcos（f），其中cos（f）為功率因數，取0.85，則增加一臺磨煤機運行的功率為P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假設當負荷為600MW時，供電煤耗為300g/kWh，則增多一臺磨煤機將增加機組發電煤耗大約為0.232g/kWh。

4.3 煤炭轉運成本

煤炭到我公司后，需要往煤場轉運。當燃用4600kcal/kg的印尼煤時，由于印尼炭的發熱量降低，轉運同樣發熱量的煤炭（與高灰熔點山西煙煤相比）需要增加轉運車輛的臺數，故煤炭的轉運成本將有所增加。印尼煤到場后的轉運成本增加計算如下：

4.3.1 與5500kcal/kg的山西煙煤相比，轉運相同發熱量的印尼煤，其成本（按運輸重量）增加為：

k1=（5500-4600）/4600=19.6%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉運成本較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%。若轉運1噸5500kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉運4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.98元。

4.3.2 與5000kcal/kg的山西煙煤相比，轉運相同發熱量的印尼煤，其成本（按運輸重量）增加為：

k2=（5000-4600）/4600=8.7%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉運成本較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。若轉運1噸5000kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉運4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.44元。

因此，當機組燃用發熱量為4600kcal/kg的印尼煤時，在印尼煤到達我公司后在煤場的轉運費較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%，較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。雖然每噸印尼煤到廠后的轉運費的增加相對于購煤價格是微小的（每噸印尼煤轉運費增加不足1元），但在核算機組經濟效益時，這些轉場費的增加也應該計入燃料的成本中。故摻燒4600kcal/kg的印尼煤時，每噸的經濟效益約為48.4元。

5 摻燒印尼煤的試驗結果

5.1 印尼煤的摻燒比例

根據試驗結果可知，600MW機組鍋爐可以用3臺磨煤機磨制印尼煤，因為該發熱量為4600kcal/kg的印尼環保煤的熱值比較低，故在滿負荷時需多增加一臺磨煤機（即6臺磨全開），因此印尼煤的摻燒比例為50%。

5.2 爐內燃燒溫度

爐內燃燒溫度受機組負荷影響較大，摻燒4600kcal/kg印尼煤的試驗中，高負荷時爐內燃燒最高溫度約1460℃，比同樣負荷下全燒神混煤時的1號爐內最高溫度約低40℃，故對鍋爐的燃燒過程影響不大。

5.3 結焦情況

雖然印尼煤灰熔點較低，且在試驗中有個別看火孔處偶爾出現輕微的掛焦現象，但焦量小且焦松軟易于脫落，不影響鍋爐正常運行。

5.4 主蒸汽、再熱蒸汽、減溫水情況

在整個印尼煤摻燒試驗期間，鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽、減溫水一直保持正常，與燃用高灰熔點煙煤和神混煤的情況一致。

5.5 鍋爐熱損失及效率

對4600kcal/kg的印尼煤與神混煤摻燒試驗期間鍋爐的飛灰分析和q4的計算結果表明，鍋爐的機械不完全燃燒熱損失q4一般在0.12%～0.15%范圍，平均值為0.14%，與鍋爐設計值0.7%相比有一定降低，可見摻燒印尼煤后可以降低鍋爐的機械不完全燃燒熱損失q4。但鍋爐排煙熱損失平均在5.8%，較設計值偏高。摻燒試驗期間鍋爐的平均效率為93.79%，相比之前山西煤略有降低0.1%。

5.6 爐內灰渣情況

印尼煤摻燒試驗中沒有出現爐渣增多或需要增加吹灰次數的情況，也沒有發現較大焦塊掉落灰斗難以處理的情況，鍋爐的運行沒有受到印尼煤灰熔點低的影響。

6 整體經濟效益評估

6.1 煤種煤價對經濟性的影響

6.2 鍋爐輔機電耗對我公司經濟性的影響

當燃用4600kcal/kg的印尼煤時，需要增加一臺磨煤機運行時（假設為E磨），按磨煤機電壓6000V、電流52.54A計算，所增加的功率為P=1.732UIcos（f），其中cos（f）為功率因數，取0.85，則增加一臺磨煤機運行的功率為P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假設當負荷為600MW時，供電煤耗為300g/kWh，則增多一臺磨煤機將增加機組發電煤耗大約為0.232g/kWh。

6.3 煤炭轉運成本

煤炭到我公司后，需要往煤場轉運。當燃用4600kcal/kg的印尼煤時，由于印尼炭的發熱量降低，轉運同樣發熱量的煤炭（與高灰熔點山西煙煤相比）需要增加轉運車輛的臺數，故煤炭的轉運成本將有所增加。印尼煤到場后轉運成本增加計算如下：

6.3.1 與5500kcal/kg的山西煙煤相比，轉運相同發熱量的印尼煤，其成本（按運輸重量）增加為：

k1=（5500-4600）/4600=19.6%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉運成本較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%。若轉運1噸5500kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉運4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.98元。

6.3.2 與5000kcal/kg的山西煙煤相比，轉運相同發熱量的印尼煤，其成本（按運輸重量）增加為：

k2=（5000-4600）/4600=8.7%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉運成本較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。若轉運1噸5000kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉運4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.44元。

因此，當機組燃用發熱量為4600kcal/kg的印尼煤時，在印尼煤到達我公司后在煤場的轉運費較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%，較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。雖然每噸印尼煤到廠后的轉運費的增加相對于購煤價格是微小的（每噸印尼煤轉運費增加不足1元），但在核算機組經濟效益時，這些轉場費的增加也應該計入燃料的成本中。

6.4 綜合計算

摻燒4600kcal/kg印尼環保煤可以降低購煤成本50

元/噸（同等發熱量條件），但摻燒時需增加一臺磨煤機，同時還將增加廠內場地轉運費用，因此綜合考慮磨煤機電耗的增加及低熱值印尼煤轉場費的增加對機組發電成本的影響后，得到摻燒4600kcal/kg的印尼煤時，燃用每噸印尼環保煤相對山西煙煤節約燃料成本為48.4元。

根據我公司半年摻配燃用印尼環保煤6萬噸計算，累計節約燃煤成本290.4萬元，節約成本十分可觀，且對機組運行的安全和效率影響幾乎可以忽略，可以繼續大力推廣，節約更多的燃料成本。

參考文獻

[1] 楊靜，沈海鷗，王穎，等.火電企業多煤種摻燒經濟效益分析[J].新會計，2013，（12）.

[2] 徐建虎.火電廠配煤摻燒對安全運行和經濟效益的探討與分析[A].全國火電300MW級機組能效對標及競賽第四十二屆年會論文集[C].2013.

作者簡介：楊勤（1983-），男，江西婺源人，供職于廣東省韶關粵江發電有限責任公司。

（責任編輯：周 瓊）