電廠燃用混煤的技術經濟探討

王偉

摘要：為降低發電成本，拓寬煤炭供應渠道，國內各燃煤發電廠相繼開展了鍋爐非設計煤種的摻燒試驗研究。首先介紹了電廠鍋爐混煤摻燒常見的三種方式，分析了這三種混煤摻燒方法的優缺點，然后介紹了國內電廠摻燒煙煤、褐煤、無煙煤的情況;分析了目前電廠鍋爐摻燒煙煤、褐煤、無煙煤時所存在的問題，并提出了一些切實有效的技術措施;最后分析了混煤燃燒對鍋爐運行的影響，指出需要對燃燒混煤時鍋爐性能的變化、摻燒經濟性等問題做深入研究。

關鍵詞：電廠燃用;混煤技術

1. 電廠鍋爐混煤燃燒的方式

1.1爐前摻配，爐內混燒

這種方式是不同種類的原煤在送入磨煤機之前，通過輸送皮帶等方式按照需要的比例進行相互摻混，并保證摻混均勻，然后一同進入磨煤機磨制成粉，再送入爐膛內燃燒。這種摻燒方式適用于管理水平高、堆煤場條件好的電廠，并且更適合于可磨性相近的煤種。被送入各個燃燒器的煤粉成分都是相同的，通過調整各摻混單煤的種類和比例即可改變入爐煤的各類指標。這種方法充分利用了混煤的著火特性接近于易著火煤種的優點，有利于混煤的著火燃燒和穩定。但是由于混煤可磨性趨于難磨煤種和“搶風”現象的發生，有著混煤燃盡特性趨于難燃盡煤種的缺點。

1.2 分磨制粉，爐內摻燒

這種方式將不同種類的原煤送入不同的磨煤機內磨制煤粉，然后通過不同層的燃燒器進入爐膛摻燒。這種摻燒方式適用于混煤手段和混煤設備少，混煤管理水平低的電廠，尤其適用于可磨性差異大的煤種。不同種類煤粉的細度可

以完全由不同的磨煤機控制，可以根據煤種的煤質和燃燒特性來選擇送入不同層的燃燒器和不同的配風方式，比如：在燃用難燃的煤種時，將其送入下層燃燒器，延長煤粉的燃燒時間，加強煤粉的燃盡，并配以高風溫促進其著火燃燒;將不易結渣的煤送入高熱負荷區域的燃燒器（如燃燒器的中間二層），可有效降低爐膛燃燒器區域的結渣傾向。這種摻混方式由于可磨特性接近難磨煤種和“搶風”現象的發生，克服了混煤燃盡特性趨近于難燃盡煤種的缺點，并且避免了爐前摻混不均勻所帶來的燃燒穩定性問題，但在摻燒難燃煤種時，難燃煤種的著火較困難。該方法適用于混煤手段欠缺的火電廠，尤其適用于可磨性差異較大的煤種摻燒。

1.3 分磨制粉，倉內摻混，爐內混燒

這種方式將不同種類的原煤送入不同的磨煤機磨成不同細度的煤粉，然后在煤粉倉內完成不同種類煤粉的摻混，并保證摻混均勻，最后通過燃燒器送往爐膛內燃燒。這種方式是對“分磨制粉，爐內摻燒”的改良，僅適用于采用中間倉儲式制粉系統的電廠鍋爐。這種方式不但克服了混煤可磨性接近于難磨煤種，燃盡特性接近于難燃盡煤種的缺點，而且保留了著火特性接近于易著火煤種的優點，是前兩種方法的有機結合。

2. 我國電廠燃煤面臨的問題

2.1 煤炭分布不均

我國煤炭供求矛盾的根本在于煤炭資源分布極不平衡，煤炭資源分布和消費區分布極不協調。我國煤炭資源北多南少，具華北地區煤炭儲量幾乎占盡全國煤炭儲量的一半，“兩北”地區煤炭儲量占全國煤炭儲量的近80% 。在各大區內部，煤炭資源分布和消費區分布也極不協調。如華東地區煤炭資源的87%集中在安徽和山東，而工業則主要集中在以上海為中心的長江三角洲地區;中南地區煤炭資源的 72% 集中在河南，而工業則主要集中在武漢和珠江三角洲地區;西南地區煤炭資源的 67% 集中在貴州，而工業則主要集中在四川;東北地區相對好一些，但也有52%的煤炭資源集中在黑龍江，而工業則主要集中在遼寧。煤炭資源分布不均導致缺煤地區往往要花費更多的成本獲取煤炭供應，在煤炭供應緊張的時候甚至得不到所需的煤炭供應，使一些電廠在“廠網分開、競價上網”的政策形勢下難以獲取競爭優勢。

2.2 煤炭運力不足

我國煤炭資源分布不均導致北煤南運現象的出現，北煤南運主要通過鐵路進行運輸，然而煤炭資源豐富地區的鐵路干線比較少，導致我國鐵路煤炭運

輸能力一直不足，鐵路部門常需組織煤炭運輸應急行動。《中國煤炭行業分析報告》指出目前我國煤炭市場供需呈現平衡寬松局面。但由于運力不足，許

多電廠仍然處于煤炭供應不足的境況。業界普遍認為電煤庫存均值警戒線是 15 天，最低警戒線是 7天，如果庫存低于 3 天，電廠就將面臨隨時停機的危險。國家電網公司統計顯示，我國華北、東北、華東、華中、西北五大電網各省市的全國直供電廠煤炭庫存量可用天數為 8 天，其中河南、河北、內蒙古東部庫存為 7 天，遼寧庫存為6天，京津唐、浙江庫存為5天，部分電廠庫存甚至低至1天。我國南方地區大部分電廠不僅煤炭庫存不足，且日耗煤量超過日來煤量，導致電煤庫存還將可能繼續下降。電煤庫存不足會增加電廠的風險，降低電廠出力，降低電廠的經濟效益。

2.4 實際燃煤偏離設計煤種

由于受到煤炭分布不均、煤炭運力不足、煤炭價格上漲的影響，許多電廠來什么煤就燒什么煤，煤種多變且煤質偏差，因此使得電廠實際燃煤常常偏離

設計煤種。眾所周知，電廠鍋爐是依據設計煤種設計制造的，只有燃用設計煤種，鍋爐運行才能達到最佳效果，而當實際燃煤偏離設計煤種時，就無法保證鍋爐的安全經濟運行，同時還會增加對環境的污染。電廠燃用非設計煤種主要會帶來以下危害：

① 降低鍋爐運行安全性。例如，當燃煤灰分含量超過設計值時，爐膛易結渣，使過熱器處煙溫及氣溫升高，嚴重時會引起管壁超溫，同時除渣時間如果很長，爐膛就會漏入大量冷風，造成燃燒不穩定甚至滅火，不利于鍋爐安全運行。

② 降低鍋爐運行經濟性。例如，燃煤水分增加會產生大量水蒸氣使排煙熱損失增大，降低鍋爐熱效率，且使引風機電耗增加;燃煤灰分增加會引起煤在鍋爐中的不完全燃燒，降低燃煤發熱量，使鍋爐出力下降，機組不能滿發等。當鍋爐熱效率降低時，產生相同的熱量就需要燃用更多的煤，使得開采運輸等費用的相對增加，從而增加發電成本。

③ 增加對環境的污染。非設計煤種的硫含量一般較高，許多電廠對燃煤產生的 SO2 未經有效處理就直接排入大氣，造成了嚴重的環境污染，使我國環保形勢十分嚴峻。有資料顯示，我國電力工業排入大氣的 SO2 多達 460 萬噸，占當年全國 SO2總排放量的 29.5% 。 SO2 的大量排放增加了酸雨覆蓋面積，酸雨污染給森林和農作物造成的損失每年達數百億元。

3. 結語

近些年來，國內電廠為了拓寬鍋爐燃煤范圍，增強電廠購煤主動權，紛紛開展了混煤燃燒試驗，在保證鍋爐穩定、安全運行的情況下，混煤燃燒都取得了不錯的經濟效益。但是目前摻燒煤種的選擇，摻燒方案的制定，往往都依靠經驗來決定，亟需對燃用混煤時鍋爐性能的變化、混煤特性評估的成本預測與采購最優化問題做深入的研究，從而形成一套完善的混煤燃燒評估方法。

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