高寒地區(qū)火力發(fā)電廠冬季配煤摻燒探索

摘要：科學(xué)有效開展好配煤摻燒工作，是火力發(fā)電廠降低運(yùn)營成本，提升盈利能力的有效途徑。而高寒地區(qū)冬季配煤摻燒難度較大，本文以大唐雙鴨山熱電有限公司配煤摻燒工作開展情況為例，論述高寒地區(qū)火力發(fā)電廠深度配煤摻燒工作開展需關(guān)注的重點(diǎn)工作。

關(guān)鍵詞：火電廠;配煤摻燒;高寒地區(qū)

前言

火力發(fā)電廠的燃料成本約占電廠總成本的50%-75%，在國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革持續(xù)推進(jìn)，煤炭價格持續(xù)走高的背景下，如何科學(xué)有效開展好配煤摻燒工作，是火力發(fā)電廠降低運(yùn)營成本，提升盈利能力的有效途徑。配煤摻燒工作在受區(qū)域煤種、鍋爐及環(huán)保設(shè)施設(shè)計因素限制的同時，電廠所在區(qū)域的氣候條件也對配煤摻燒工作產(chǎn)生較大影響，尤其是東北高寒地區(qū)冬季配煤摻燒受氣候影響極大，本文將以大唐雙鴨山熱電有限公司（以下簡稱雙鴨山熱電公司）配煤摻燒工作開展情況為例，論述高寒地區(qū)火力發(fā)電廠深度配煤摻燒工作開展需關(guān)注的重點(diǎn)工作。

雙鴨山熱電公司位于黑龍江省東北部的雙鴨山市，該地區(qū)全年平均氣溫4.5℃，最低氣溫-37.5℃，采暖期達(dá)212天。該公司燃用煤種全部為雙鴨山地區(qū)所產(chǎn)煙煤，機(jī)組設(shè)計煤種低位發(fā)熱量為5030大卡，校核煤種為4750大卡，實(shí)際入爐主燒煤種為4000大卡左右的煙煤，摻燒煤種為3000大卡左右的煤泥，全年入爐煤加權(quán)熱值約3800大卡。由于電廠所在地區(qū)為高寒地區(qū)，全年長期處于冰雪嚴(yán)寒期，且入爐煤種偏離設(shè)計較多，冬季配煤摻燒工作難度較大。

1 冬季配煤摻燒面臨挑戰(zhàn)

1.1 輸煤及制粉系統(tǒng)堵塞問題

雙鴨山熱電公司設(shè)計煤種全水分為8%，而實(shí)際入爐主燒煤種全水分為8-10%，摻燒煤種全水分更是達(dá)到13%左右。水分超標(biāo)一直以來都是影響配煤摻燒的重要因素，冬季更是如此，雙鴨山地區(qū)冬季氣溫長期低于-20℃，煤泥等水分偏高煤種在室外形成凍塊，進(jìn)入輸煤系統(tǒng)后由于環(huán)境溫度的突變，凍塊吸熱融化，煤中外水蒸發(fā)，逐漸將凍塊周邊其他煤種溫度降低，粘滯性增強(qiáng)，如在系統(tǒng)中長期存放，將逐漸形成大塊的凍層，在卸煤溝或原煤斗形成大范圍的堵塞，俗稱“緩凍梨”現(xiàn)象。“緩凍梨”現(xiàn)象是影響冬季配煤摻燒，造成長期堵斷煤的最主要因素。

1.2 煤場凍層問題

受冬季高寒氣候影響，經(jīng)歷12月至次年2月的深寒期，煤場存煤表面會形成厚度達(dá)1米以上的凍層，該凍層在自然條件下需要5月下旬才能全部融化，降低了春季可用煤種數(shù)量。此外，由于凍層的存在，給冬季取煤作業(yè)帶來了嚴(yán)重的影響，大幅度增加了機(jī)車和取煤設(shè)備的故障率。

2 主要探索和實(shí)踐

針對冬季配煤摻燒面臨的“緩凍梨”和煤場凍層增加問題，雙鴨山熱電公司經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，以優(yōu)化運(yùn)行為主，逐步找出一條提升冬季配煤摻燒能力，降低安全風(fēng)險的有效方法。

2.1 優(yōu)化煤場布局

2.1.1 在規(guī)劃煤場布局上要以同類煤種集中存放為原則

煤炭在堆放過程中，煤中碳分子和周圍氧分子會發(fā)生緩慢的氧化，這是一個放熱過程，導(dǎo)致煤垛存煤溫度較高。該現(xiàn)象對褐煤等揮發(fā)分高的煤種來講提升了自燃風(fēng)險，而煙煤的自燃風(fēng)險不高，從冬季配煤摻燒角度來講還提升了煤垛存煤溫度，有利于摻燒。所以在冬儲煤過程重要合理布局，在做到不同煤種分別存放的同時，要注意存放煤種不宜區(qū)分過細(xì)，應(yīng)將指標(biāo)相近煤種歸類集中存放，盡量組成10萬噸以上的較大型煤垛。大型煤垛的優(yōu)點(diǎn)是存煤集中，破除外部凍層后，內(nèi)部燃煤溫度均能保證20℃以上，大大提升了冬季可用煤種數(shù)量。

2.1.2 要結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)進(jìn)行煤垛封閉工作

冬季存煤一項(xiàng)重要問題是凍塊較多，以雙鴨山熱電公司為例，冬季最大庫存一般為35萬噸左右，在未封垛的自然條件下，每年春季凍塊量可達(dá)3萬噸以上，即產(chǎn)生了近10%的凍塊。2016年冬季，該公司采取劣質(zhì)煤松散封垛的形式，次年的春季凍塊數(shù)量下降至幾百噸，大幅度提升了春季可用煤種數(shù)量。具體封垛形式為：冬儲煤組垛時要用機(jī)車層層壓實(shí)，確保煤垛存煤緊密，當(dāng)存煤末期要在預(yù)期煤垛高度基礎(chǔ)上預(yù)留1米的空間，有針對性的采購一定數(shù)量低熱值、低水分的劣質(zhì)煤，在垛頂松散存放，保證卸煤后原狀即可，不必使用機(jī)車進(jìn)行推平作業(yè)。封垛煤種選用低熱值煤種，目的是降低存煤過程中損失;選用低水分煤種，目的是減少外水從而阻止冬季凍層的形成條件;松散布置，目的是降低凍層的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)在取煤過程中凍塊自然破碎。

2.1.3 要重點(diǎn)關(guān)注凍煤對取煤設(shè)備的影響

雙鴨山熱電公司將斗輪機(jī)作為摻燒煤種的取煤方式，由于斗輪機(jī)取煤力度及強(qiáng)度較差，在凍塊較多區(qū)域取煤時，斗輪機(jī)經(jīng)常發(fā)生因凍塊造成的設(shè)備故障問題，甚至發(fā)生過多次斗輪機(jī)滾圈脫軌事件。為避免此類事件發(fā)生，雙鴨山熱電公司對存煤方式進(jìn)行了優(yōu)化，采取階梯型堆料方式，即將斗輪機(jī)取煤斷面修整成三個“階梯”，摻燒煤種采取“隨來隨燒”方式，在堆煤作業(yè)時倒運(yùn)車輛在垛頂用松散堆料的方式將階梯填滿，取煤時白天視線好時取下部散煤，夜間視線不好時取上部和中部散煤。該堆料方式在堆料過程中，通過重力作用實(shí)現(xiàn)了燃煤的松散布置和凍塊的分離，大型凍塊均散落至垛底，而分時段取煤保證了在視線好時取凍塊多的區(qū)域，視線不好時取凍塊少的區(qū)域，人為避免的設(shè)備與凍塊的接觸。

2.2 優(yōu)化上煤方式

2.2.1采取主燒煤種和摻燒煤種分路上煤方式

摻燒煤種水分較高、凍塊較多，保證摻燒煤種的取煤均勻、摻燒比例可控是避免摻燒煤種集中入爐，形成“緩凍梨”現(xiàn)象的關(guān)鍵。因煤場摻混不宜做到均勻、比例可控，宜采取多路上煤的方式，將摻燒煤種和主燒煤種在輸煤過程中實(shí)現(xiàn)摻混均勻。雙鴨山熱電公司上煤方式有三種，一是卸煤溝通過葉輪給煤機(jī)上煤、二是一煤場通過斗輪機(jī)上煤、三是一煤場通過事故地斗上煤，通過不斷嘗試和積累，目前采取使用葉輪給煤機(jī)取主燒煤種，使用斗輪機(jī)取摻燒煤種，兩者在輸煤四段混合后入爐，而事故地斗作為備用手段靈活調(diào)整，通過此方式，摻燒比例可靈活調(diào)整，且摻燒均勻，有效控制了配煤摻燒的安全風(fēng)險。

2.2.2采取冷熱煤區(qū)分上煤方式

入廠煤質(zhì)溫度根據(jù)其開采及存放工藝是有所區(qū)別的：一般大型煤礦開采量大，存煤均為大型煤垛，煤炭溫度較高，不宜形成“緩凍梨”現(xiàn)象，可采取任何方式入爐。小型煤礦開采量小，存煤均為小型煤垛，煤炭溫度較低;水洗煤受工藝影響，溫度同樣較低，此類煤種直接進(jìn)入卸煤溝等密閉空間易造成堵斷。煤泥開采量更小，溫度更低，同時還有水分大的特點(diǎn)，冬季基本處于凍塊的形式，必須作為摻燒煤種少量入爐，且避免單獨(dú)進(jìn)入卸煤溝等密閉空間。為避免發(fā)生嚴(yán)重堵斷，雙鴨山熱電公司采取方式為：卸煤溝只存放大型煤礦及廠內(nèi)倒運(yùn)煤種;煤泥只通過斗輪機(jī)取料上煤;入廠的小型煤礦產(chǎn)煤或水洗煤這類熱值較高但溫度低的煤種，使用事故地斗上煤，避免堵塞。

結(jié) 論

配煤摻燒究其根本就是對煤質(zhì)的把握，高寒地區(qū)配煤摻燒工作在需考慮煤質(zhì)的同時必須解決凍煤帶來的一系列問題，因每個地區(qū)采購煤種不同、每個電廠的取煤方式不同、每臺鍋爐選型和設(shè)計參數(shù)不同，在實(shí)踐過程中需結(jié)合本企業(yè)的具體情況進(jìn)行靈活調(diào)整。但其總體原則相似，即從堵斷和凍塊的形成機(jī)理入手，通過具體措施破壞堵斷和凍塊的形成條件，以達(dá)到提升摻燒能力的目的。

作者簡介：

孫志偉，性別：男，民族：漢，籍貫：吉林省舒蘭市人，學(xué)歷：本科，職位：副總工程師兼發(fā)電部主任，研究方向：火電廠運(yùn)行。