火電廠配煤摻燒分析研究

王志剛 王智 朱建國

摘 要：燃料成本是燃煤發(fā)電廠運(yùn)行成本的重要組成部分。面對煤炭市場的不利形勢，優(yōu)化燃煤結(jié)構(gòu)、科學(xué)合理地開展配煤摻燒工作，是應(yīng)對市場變化、降低發(fā)電企業(yè)運(yùn)行成本的重要舉措。本文通過燃燒實(shí)驗(yàn)，探索配煤摻燒的最佳比例和效果，為今后發(fā)電企業(yè)降低燃料成本、提升盈利能力提供參考及依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電廠；配煤；摻燒；成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.062

1 前言

某火電廠總裝機(jī)容量為2×600MW，鍋爐均采用哈鍋生產(chǎn)的超臨界直流鍋爐。爐型采用單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、尾部雙煙道、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。燃燒器采用英國三井巴布克能源公司生產(chǎn)的旋流燃燒器，前后墻對稱布置、對沖燃燒；鍋爐前后墻各3層，每層布置5只。

電廠的設(shè)計(jì)煤種為義馬煙煤，燃煤特性如下：收到基低位發(fā)熱量（Qnet.ar）為20.22 MJ/kg；收到基灰分（Aar）為24.99%；空氣干燥基揮發(fā)分為24.62%；灰熔點(diǎn)為 1400℃。 義馬煙煤由于近幾年標(biāo)煤單價(jià)漲幅較大（目前約812元/t），導(dǎo)致電廠運(yùn)行成本提高；燃料供應(yīng)緊張，直接影響生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。為了保障電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低運(yùn)行成本，需增加燃料來源。根據(jù)電廠的來煤特性、配煤設(shè)施和機(jī)組運(yùn)行情況，進(jìn)行合理的摻配。

2 煤質(zhì)變化對鍋爐運(yùn)行的影響

若燃煤的發(fā)熱量比設(shè)計(jì)煤種低，相同負(fù)荷下鍋爐的實(shí)際耗煤量增加，導(dǎo)致磨煤機(jī)電耗增大，鍋爐磨損加劇、檢修周期縮短、維護(hù)工作增大、檢修費(fèi)用增加[1]。對于直吹式制粉系統(tǒng)，耗煤量增加導(dǎo)致一次風(fēng)量增加，理論燃燒溫度和爐內(nèi)溫度下降，煤粉氣流的著火延遲，燃燒穩(wěn)定性變差，影響煤粉的燃燼，造成機(jī)械不完全燃燒和排煙損失增大。同時(shí)，燃燒不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致助燃油成本提高。

若實(shí)際燃用煤種的揮發(fā)分比設(shè)計(jì)煤種低，會(huì)使?fàn)t膛火焰中心上移，排煙溫度隨之上升，排煙熱量損失增大[2]，鍋爐效率降低。

若實(shí)際燃用煤種的灰分比設(shè)計(jì)煤種高，煤粉進(jìn)入爐膛后著火點(diǎn)會(huì)推遲，導(dǎo)致不完全燃燒損失增大。灰分增大也會(huì)降低燃料的燃燒程度 [3]，灰渣含碳量增加，導(dǎo)致灰渣熱損失增加。燃用高灰分的劣質(zhì)煤會(huì)加劇鍋爐水冷壁的磨損，導(dǎo)致爐膛內(nèi)積灰、結(jié)焦較嚴(yán)重，影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，灰分提高會(huì)使實(shí)際耗煤量增加，導(dǎo)致輸煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)和除灰系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行。燃煤灰分提高會(huì)使可磨性系數(shù)降低，制粉系統(tǒng)各設(shè)備的磨損量增大，電耗也隨之增加。

若實(shí)際燃用煤種的水分比設(shè)計(jì)煤種高，會(huì)使?fàn)t膛燃燒溫度降低，導(dǎo)致燃燒穩(wěn)定性降低。同時(shí)，增加了輸煤系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)的堵煤風(fēng)險(xiǎn)，增加了運(yùn)行維護(hù)工作量。

3 燃煤特性及配比實(shí)驗(yàn)

3.1 燃煤特性

根據(jù)煤源實(shí)際情況，確定用金華山蒲白、中能和方宏中煤3種煤進(jìn)行摻配，找出最佳配煤比例。

金華山蒲白煤價(jià)格適中，煤源充足，應(yīng)作為摻配的主要煤種。其特性是揮發(fā)性低、灰熔點(diǎn)高，在高負(fù)荷下可以順利燃燒，且不易結(jié)焦；不易著火，低負(fù)荷時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)，鍋爐效率下降。

中能煤價(jià)格高，發(fā)熱量和揮發(fā)分高，燃盡性能好，鍋爐效率高，低負(fù)荷時(shí)具有良好的穩(wěn)燃性；灰熔點(diǎn)低，高負(fù)荷時(shí)易結(jié)焦。

方宏中煤價(jià)格低，發(fā)熱量低，灰熔點(diǎn)高，揮發(fā)分高。其低負(fù)荷時(shí)可順利燃燒且不易結(jié)焦，但不適合高負(fù)荷運(yùn)行。

3.2 燃煤配比

不同煤種摻混后，其全水分、揮發(fā)分、灰熔點(diǎn)等指標(biāo)必須接近設(shè)計(jì)值，才能滿足鍋爐燃燒的要求，保證鍋爐效率接近設(shè)計(jì)值。以此為原則，通過對不同配比的燃料進(jìn)行特性實(shí)驗(yàn)分析，得出了3種配比的各項(xiàng)指標(biāo)接近設(shè)計(jì)值，具體比例如下：

（1）配煤一：60%金華山蒲白煤+20%的中能煤+20%方宏中煤。

（2）配煤二：50%金華山蒲白煤+20%的中能煤+30%方宏中煤。

（3）配煤三：40%金華山蒲白煤+20%的中能煤+40%方宏中煤。

3.3 配煤燃燒實(shí)驗(yàn)

選擇運(yùn)行工況良好的#2鍋爐作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以降低設(shè)備缺陷對鍋爐效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見表1：

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）入爐煤低位熱值分析：配煤一為19kJ/g，配煤二為18.47kJ/g，配煤三為17.94kJ/g。隨著發(fā)熱量的降低，鍋爐所配的風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)的電耗隨之增加，影響煤耗約0.49g/（kW.h）。

（2）入爐煤揮發(fā)分分析：配煤一為24.39%，配煤二為22.89%，配煤三為21.40%，高低相差2.99%。

（3）入爐煤的灰分分析：配煤一為29.87%，配煤二為31.14%，配煤三為32.24%，高低相差2.34%。

（4）入爐煤的全水分分析：配煤一為8.12%，配煤二為8.86%，配煤三為9.60%，高低相差1.48%。

（5）入爐煤的排煙溫度分析：配煤一為0.52%，配煤二為0.64%，配煤三為0.93%，高低相差0.41%。

（6）入爐煤的飛灰可燃物分析：配煤一為0.71%，配煤二為0.89%，配煤三為93%，高低相差0.22%。

（7）入爐煤的爐渣可燃物分析：配煤一為0.67%，配煤二為0.75%，配煤三為1.28%，高低相差0.61%。

（8）鍋爐效率分析：配煤一鍋爐效率最高（93.52%），其次是配煤二（93.41%），配煤三最低（93.05%）。高低相差0.47%，影響煤耗約1.69g/（kW.h）。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：3種配煤的低位發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、水分均在鍋爐允許范圍內(nèi)。無論燃燒哪種配煤，鍋爐和除灰系統(tǒng)均能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著方宏中煤的比例增加，鍋爐效率有所下降，廠用電量有所增加，但變化幅度不大，遠(yuǎn)比不上標(biāo)煤單價(jià)下降幅度。其中配煤三的單價(jià)（732.2元）下降幅度最大，比設(shè)計(jì)煤種單價(jià)（811元）下降了78.8元，下降幅度為9.7%。

綜上所述，以上3種配煤摻燒方式均優(yōu)于單獨(dú)燃用設(shè)計(jì)煤種，因此可加大這3種煤的進(jìn)煤量，通過合理摻配，既保證鍋爐安全運(yùn)行，同時(shí)又能有效降低燃料成本，提高企業(yè)盈利能力。

4 結(jié)語

綜上所述，配煤摻燒方式可滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的要求，且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于單獨(dú)燃用設(shè)計(jì)煤種。摻燒方式可實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)煤的合理利用，提高鍋爐燃料的適應(yīng)范圍。因此，增加相關(guān)煤種的采購量，通過合理比例地?fù)交欤谷剂霞瓤杀ＷC機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，又能降低運(yùn)行成本（主要是燃料成本），提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝潤田，查五寧，張玄.鍋爐配煤摻燒技術(shù)管理及效益分析[J].發(fā)電設(shè)備，2014（05）：14-16.

[2]李玉華.600MW機(jī)組鍋爐配煤摻燒及燃燒調(diào)整[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（16）：29-32.

[3]李青，公維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標(biāo)管理技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，2009.

作者簡介：王志剛（1981-），男，吉林蛟河人，本科，工程師，從事火力發(fā)電廠運(yùn)營及管理工作。