褐煤摻燒的綜合評價分析

王鈺森　初泰青　馮兆興

【摘 要】我國褐煤資源儲量豐富，但高揮發分，高水分，低熱值限制了褐煤在燃煤電廠的大量應用，褐煤摻燒技術解決了褐煤難以大范圍利用的瓶頸，但褐煤摻燒對整個電廠設備及經濟運行是個考驗，本文從褐煤摻燒方法對整個電廠的設備及經濟運行進行分析和評價，為褐煤摻燒提供新的發展方向。

【關鍵詞】褐煤；摻燒；經濟運行；電廠；

Comprehensive assessment analysis of blending lignite with bituminous coal on coal-fired power plants

WANG Yu-sen CHU Tai-qing FENG Zhao-xing

（Shenyang Institute of Engineering，Liaoning Shenyang 110136）

【Abstract】Lignite resource is abundant in our country， but the high volatile， high moisture and low calorific value limit the application of lignite in coal-fired power plants， blending lignite technology solves the bottleneck of using lignite widely， but the technology of blending lignite a trial for the whole coal-fired power plants equipment and the economic operation. In this article， comprehensive assessment analysis and economic operation of blending lignite with bituminous coal on coal-fired power plants， the new development direction for lignite blending.

【Key words】Lignite；Blending burning； Economical Operation；Coal-fired power plants

0 引言

中國已探明的褐煤保有儲量達1303億t，占全國煤炭儲量的13%，中國的褐煤資源主要分布在內蒙古東部、云南東部、東北和華南[1]。常規來講褐煤主要用于電廠發電，化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。儲量巨大的褐煤怎樣合理利用一直是個探討的熱點，本文針對褐煤具有的自身屬性對摻燒燃煤電廠的影響進行綜合評價分析，確定褐煤摻燒對燃煤電廠的利弊。

1 褐煤特性

褐煤，相對密度1.2～1.45，煤化程度較低，僅高于泥煤的精煤，褐煤是介于泥炭與瀝青煤之間的褐色或褐黑色、無光澤的低級煤，剖面上可見木質痕跡。含碳量60%～77%，揮發成分大于40%，含水量介于30%-35%之間，灰分一般低于15%，硫分低于1%，發熱量較低，一般在3000-4000kcal/kg之間[2]，儲量可觀，但利用難度較大的資源。

2 褐煤摻燒對機組的整體影響

褐煤由于含水量高，揮發分大，在以非褐煤為燃燒源設計的鍋爐中摻燒會對鍋爐及相關輔機的運行造成一定程度的影響，控制不當會產生相應的安全隱患。

2.1 褐煤摻燒對鍋爐整體效率的影響

褐煤發熱量較低，水分較大，在鍋爐出力不變時，需要摻入的褐煤量增大，燃燒過程中產生大量的煙氣量，一次風率顯著增加，減溫水用量增加，排煙溫度上升，鍋爐總體效率降低。

以600MW摻燒30%褐煤為例，鍋爐整體效率降低0.79%，單位電煤耗增加2.45g，廠用電率增加0.37%，供電煤耗增加1.15g，增加總供電煤耗3.6g/kWh[3]。

2.2 褐煤摻燒對鍋爐本體的影響

褐煤摻燒中總燃煤量增加，燃燒器的出力受限，在燃燒過程中熱一次風量需求增加，一次風速將由18-22m/s增加至25-35m/s，燃燒器阻力增加，燃燒效率降低。褐煤摻燒時，煤粉噴入量增加，造成爐膛燃燒火焰中心上抬，使鍋爐排煙溫度升高，增加排煙熱損失，同時鍋爐輻射換熱與對流換熱所占比例有所改變，對流換熱增加，致使減溫水量增加，影響鍋爐本體的正常經濟運行。

褐煤的炭化程度較低的，干燥無灰基的揮發分一般高于40%，利于著火，但褐煤灰分較大，灰熔點較低，一般在1100-1200℃，這與屏式過熱器的出入口煙氣溫度接近，極易造成燒壞火嘴、屏過區域結焦，減溫水量增大及排煙溫度升高[4]，排煙損失增加，機械不完全燃燒損失增加，鍋爐整體效率降低。

2.3 褐煤摻燒對制粉系統的影響

褐煤水分較高，在大比例摻燒褐煤中，磨煤機的干燥出力受到限制，易造成堵磨和堵管現象，為此需要一次風機提供較高的風速和較高的風壓，但高風速，高風壓會造成一次風機進入失速區而失速；相應的引風機、一次風機、磨煤機電耗均升高[5]，

褐煤摻燒對于直吹式制粉系統，輸送煤粉的一次風量增加，導致理論燃燒溫度和爐內的溫度水平下降，延遲煤粉氣流的著火時間，燃燒穩定性變差，機械不完全燃燒損失增加，還可能導致鍋爐熄火等嚴重事故的發生。

2.4 褐煤摻燒對空氣預熱器的影響

褐煤水分高，硫分高，燃燒后煙氣量大，煙氣中的水蒸汽含量增加，燃料中的高硫分蒸氣，形成硫酸、亞硫酸蒸氣對空預器進行低溫腐蝕，同時由于煙氣中的水蒸汽對SCR催化劑產生污染，影響SCR效率。endprint

在冬季的北方，由于煙氣中含有水蒸氣，空氣預熱器的低溫受熱面不會結露；但在燃燒過程中，當空氣預熱器低溫受熱面壁溫低于煙氣露點時，便有大量硫酸蒸汽凝結，從而導致空氣預熱器發生低溫腐蝕，甚至造成嚴重堵灰，此時需要投入暖風器系統，保證送風機入口的溫度在20℃以上[6]。

2.5 褐煤摻燒對鍋爐安全隱患

由于褐煤揮發分較高，摻燒褐煤，在制粉系統啟停期間容易發生制粉系統自然爆炸事故，若磨煤機入口堵煤時，不及時停磨，極易造成磨機入口管內積煤自燃著火，所以若發生磨入口堵煤，務必及時停磨疏通。

摻燒褐煤需嚴格控制磨機出口溫度，磨煤機停運時需盡可能抽空磨煤機并及時充惰。在磨煤機正常運行時若一臺給煤機供煤，則需嚴格控制磨機出口溫度在正常范圍內，防止制粉系統爆燃事故的發生，保證鍋爐安全穩定運行。

2.6 褐煤摻燒的環境影響

在褐煤摻燒過程中，可以有效改善SO2的排放，但NOx排放濃度較高，由于褐煤摻入量，增加了煤粉的投入量，促使煤粉機械不完全燃燒損失增加，排放的粉塵顆粒增加，對環境造成部分的不良影響。

3 結束語

合理地摻燒褐煤，可以確保機組的安全穩定運行，降低了發電成本，研究褐煤摻燒技術對緩解煤炭供應緊張狀況、降低企業發電成本、促進經濟發展具有重要意義。

【參考文獻】

[1]吳景興，陳海耿，馬金鳳.200MW機組鍋爐制粉系統摻混熱爐煙技術改造可行性研究[J].中國電力，2006，39（3）：22-25.

[2]王文歡，潘秉超，王愛晨. 燃煤鍋爐摻燒褐煤的經濟性與環保特性分析[J].鍋爐技術，2014，45（2）：67-70.

[3]王毅剛，岳宗洪.貴州煤層氣開采技術和綜合利用的研究[J].中國礦業.2010.19（7）：114-116.

[4]王群英，蘇攀，張健，郝功濤，鄧慶德，張琨.660MW機組鍋爐摻燒褐煤對煤粉輸送和運行成本的影響[J].熱力發電技術.2015，40（10）：9-14.

[5]楊榮濤.600MW機組鍋爐大比例褐煤摻燒技術探討[J].應用技術，2015，29（4）：8-9.

[6]王強，賈海軍，楊俊梅，李輝.300MW機組鍋爐褐煤摻燒技術探討[J].內蒙古電力技術，2010，28（3）：21-23.endprint