配煤摻燒技術保證措施及應用分析

蘭保國 孟慶陽

（華能左權煤電有限責任公司，山西 晉中032600）

0 引言

近些年，國內電力需求日益增加，火力發電廠的煤炭使用量也同樣如此，以山西省為首的煤炭大省，電廠電煤庫的儲煤量遠遠低于警戒線，甚至部分火力發電廠因為煤炭儲備不足而待機。再加上發電方式的多元化發展，電煤資源供需舊有平衡被打破，導致電煤質量參差不齊，加大了入爐煤質的控制難度，致使設備缺陷頻繁出現。因此對此項課題進行研究，意義十分重大。

1 配煤摻燒對鍋爐運行的影響

現階段，我國煤炭開采和存儲現狀不容樂觀，2016年中國煤炭行業市場現狀如圖1所示。在此背景下，熱電廠需要采用配煤摻燒技術，節省燃煤的用量，但煤質變化對鍋爐運行所造成的影響，具有多元化的特點，可以對燃煤燃燒和著火性能進行反映的指標有許多種，主要包括常規特性指標和非常規的實驗室指標，且每種指標還包括諸多小指標，其中常規特性指標由揮發性、水含量、灰含量、熱能等構成；而實驗室指標是通過實驗所獲得的指標，分別為熄滅溫度、反映指數、可燃性能等，對鍋爐運行會產生直接影響的指標主要是常規特性指標。

圖1 中國煤炭市場行業市場現狀

通常情況下，鍋爐用煤最好選擇與設計煤種相類似的亦可，這是確保燃燒效率和鍋爐運行質量的關鍵。但就實際情況而言，電煤資源舊有供需平衡被打破，發電企業電煤供應呈現出多元化的發展趨勢，導致電煤質量波動幅度增加，無法從根本上控制入爐煤的質量，使鍋爐穩定燃燒和運行安全遭受了嚴重的威脅，主要表現在以下方面：

（1）出力受限：煤質的改變，會導致火電機組部分設備負荷運行性能受到不利影響，鍋爐出力也會因此而受限。比如：煤內灰成分在變化之后，煤結渣性和積灰性會顯著增加，爐膛結渣和受熱面積灰現象會同步發生。煤的水分和可磨性發生改變后，會導致磨煤機的出力性能下降，與額定出力間的差距增加，并且灰分的增加，還會對除塵效果造成不利的影響。總而言之，煤質一旦下降，必然會導致機組各設備的運行性能下降，其中機組出力性能下降最為顯著。鍋爐燃燒不穩定、帶不上負荷、鍋爐滅火問題也會相伴而生[1]。

（2）煤質下降會導致耗煤量和用電率增加。通過上述分析可知，火電廠的燃煤機組在使用設計煤種時，方能確保燃燒效率，而劣質煤的使用，會導致鍋爐燃燒穩定性能下降，一部分熱量會無效流失。隨著排煙溫度和燃燒過剩空氣的不斷增加，排煙熱損失會因此而增加，鍋爐效率會呈現出下滑的趨勢，發電用煤量會上升。再加上使用劣質煤的同時，還要借助投油，起到助燃的效果，發電成本會進一步增加。與高質量的煤炭相比，由于劣質煤的煤灰分占比較高，因此其發熱量極為低下，想要讓鍋爐溫度與設計溫度相符，必須使用更多的煤炭，在提高用煤成本的同時，其他設備處理煤渣的耗電量也隨之上升。試驗結果表明，與高質量的煤炭相比，劣質煤炭的發熱量每下降1 MJ/kg，電廠耗電量就會提升5‰。

（3）煤質劣質會影響設備的可靠性。如果劣質煤在燃煤中所占的比重過高，會影響燃燒性能，容易誘發鍋爐燃燒不穩和滅火等方面的問題。再加上灰分過高，還會使鍋爐受熱面出現延遲反應，促使爐膛火中心向上方移動，過熱器和再熱器的溫度會因此而上升，如果不及時解決，這些設備會在高溫的影響下而損壞。

2 配煤摻燒技術保證措施及應用

2.1 配煤摻燒技術措施

某熱電公司所使用的煤炭主要為山西貧煤和義馬煤，其中義馬煤為煙煤，具有非常高的灰分和揮發份，發熱量不高，但價格卻并不便宜；而山西貧煤則具有良好的發熱性能，且揮發份偏低，價格相較低廉。電力公司在尚未應用配煤燃燒技術之前，所采用的配煤比例相同，具體為3:7。簡言之，就是山西貧煤占比為70%，而義馬煤占比為30%，但試驗結果表明，在機組高負荷運行階段，全部使用山西貧煤可以取得良好的效果。但在夜間低負荷運行階段，需要增加義馬煤的摻加量，通過這種調整措施，使原煤中揮發份的比例增加，在保護鍋爐運行質量方面，可以發揮重要的作用。在此背景下，技術人員開展了燃燒試驗，為配煤燃燒技術保證措施的制定，提供了技術方面的支持。

為滿足自身的用煤需求，并節省發電成本，熱電公司將市場采購煤質變化情況作為依據，結合采購經驗，制定了一套完備的配煤摻燒技術保證措施。在保證措施中對燃燒管理的重要性進行了重申，認為燃燒管理是配煤摻燒技術的重要因素。需要電廠加強燃煤進廠前后的管理，尤其是在燃煤進廠后，需要通過化驗的方式，對燃煤的各項性能指標進行明確，確保燃煤質量與要求相符，避免摻假現象的出現。化驗結果表明，相同煤種在化驗結果上依然存在差距，具體表現在熱量的高低方面，各項指標也有所不同，需要將化驗結果作為依據，對入廠煤種特性進行把握，并在此基礎上采取有效的摻配方案。自煤炭運輸車輛出發之時，火電廠就應掌握運輸車的類型和數量，并確定燃煤的產地和來源，為燃煤卸車創造有利的條件，確保不同煤種在卸車后被及時存儲到合適的煤罐之中，以促進后續配煤效率的提升。結合燃煤特性、機組實際運行性能、鍋爐燃燒方式等情況，確定最佳的配煤組合和摻燒比例[2]。

熱電廠燃料管理部門，每天早晨都會向生產部門和值長室反饋儲煤罐實際情況，在獲取信息后，由值長室將當天負荷作為依據，對用煤情況進行準確預測，并在此基礎上，對配煤比例進行科學調整，從而在不影響煤炭燃燒的基礎上，保證機組的運行安全。在機組日常運行過程中，機組運行負荷在不同時段的變化極為顯著，存在高峰和低谷，其中早上和傍晚是用電的高峰，故機組在這段時間的運行負荷較大，而夜間機組的負荷則相對偏低，僅為正常負荷的50%。有鑒于此，熱電廠在機組運行過程中，所采取的配煤方法為分天分時段的配煤，夜晚10 h-次日2 h，在原有配煤比重的基礎上，適當增加義馬煤所占的比重，通過這種技術措施，使夜間低負荷燃燒的需求得到滿足。其他時段則控制義馬煤的使用比重，促使機組保持高負荷的運行狀態。實踐結果表明，這種保證措施的使用，使義馬煤用量節省了40%左右。

2.2 檢修技術措施

熱電廠工作人員在經過試驗和總結后，制定了完備的檢修技術措施，簡言之，就是基于不同煤質的具體情況，對鍋爐燃燒進行科學合理的調整，具體表現在以下方面：

（1）運行人員在接收配煤比例變化的消息后，需要將煤質變化作為依據，對機組運行方式進行調整，如果揮發份比降低，需應用集中配風的方式，使一次風速得到控制，通過這種技術措施，使磨煤機出口溫度上升，以此來確保燃燒性能的穩定。

（2）在煤質下降因素的影響下，鍋爐設備磨損程度進一步增加，針對這種情況，熱電廠落實了輪換檢修制度，在規定時間內維護單套設備，使設備可用率提升。在停機維護階段，重點進行四管防磨檢查，在發現缺陷部位后及時更換，并采取保護措施，通過檢修技術措施的落實，熱電廠在兩年內并未發生機組設備故障問題。

3 結論

綜上所述，在煤炭資源供給量下滑且價格上漲的背景下，火電廠配煤摻燒的重要性不言而喻，為保證機組燃燒效率和運行安全，需要針對配煤摻燒的常見問題，制定有針對性的技術措施。只有這樣，才能發揮配煤摻燒技術的真正作用。