淺談燃用高堿煤發電企業爐前燃料管理

王嘉瑞 陳凡敏 張 磊 扎永強 王利民

（1．華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.華電新疆發電有限公司紅雁池分公司，新疆 烏魯木齊 830047）

新疆維吾爾自治區高堿煤資源豐富，預測準東地區高堿煤儲量約390億噸，是目前國內最大整裝煤田[1]。高堿煤資源豐富、不需要井工開采、價格低廉，為降低發電成本，昌吉、烏魯木齊、等地各電廠均不同程度摻燒準東煤。近年來，隨著自治區對環保工作的重視，關停大量小煤礦，導致低鈉煤供應不足，新疆其他地區電廠也逐漸開始探索燃用高堿煤。

高堿煤熱值適中，具有低硫、低灰分的優點，比較適合作為發電用煤，然而由于煤中堿金屬及堿土金屬含量非常高，燃用不當極易導致結渣、沾污、催化劑堵塞等安全問題[2]，目前只能適量摻燒利用。

高堿煤的應用現狀不僅對鍋爐運行人員提出較高要求，同時也對爐前燃料管理，包括采購、入廠驗收、質量檢測、摻配摻燒等提了更高要求。本文根據高堿煤的特性，以近年來對高堿煤的研究為基礎，對燃用高堿煤的發電企業爐前燃料管理各環節注意事項進行闡述。

1 燃料采購

目前，發電企業主要通過與低鈉摻配煤或者高嶺土[3]、油頁巖[4]等礦物質摻燒的方法來燃用高堿煤。燃用比例根據企業機組情況、高堿煤和摻配物的不同，一般在50%～90%。因此，發電企業為尋找最低燃料成本，需要積極拓寬摻配煤或摻配礦物質采購渠道，根據燃料、運力行情，實時調控采購方案，盡量將燃料成本控制在較低水平。

集團化發電公司，可通過燃料集中統一采購管理，直接從礦方采購燃料，減少中間商，減低采購成本，保障燃料品質的穩定性和可靠性。建設燃料智能采購系統，根據發電企業位置和機組參數（或歷史摻配摻燒數據）、高堿煤礦點、摻配煤及摻配礦物質礦點位置和煤質特性，建立動態數據庫，根據燃料市場價格、運距、運力等情況，為發電企業實時推薦采購和摻配方案。在區域內合理位置建設配煤轉運存儲公司，直接為發電企業提供需要的混煤，解決發電企業分別單獨進行摻配受場地和設備的限制的問題，降低廠內摻配管理的難度。

2 入廠驗收

采制樣設備：高堿煤灰分較低一般在5%左右，水分含量較高，一般全水分含量在15%～25%。而用于摻配的低鈉地煤，往往灰分較高，一般在40%～50%。對于早期建設的發電企業，燃用高堿煤，煤質指標一般都會偏離設計值，發電企業若采用自動化采制樣設備，需考慮水分、粒度分布、各粒度區間灰分組成是否超出采樣設備使用范圍，避免機械采樣誤差的產生。若超出，需應用其他方式進行采樣。

檢測設備：從近10年來各高校科研院所的研究及發電企業的燃用經驗來看，由于高堿煤煤灰中鈉在高溫下的逃逸，導致測定的煤灰熔融特性溫度對高堿煤燃用指導作用較差[5]，高堿煤、摻配煤或摻配礦物質的灰成分已成為發電企業必須考慮的重要指標之一。尤其是高堿煤中鉀、鈉的含量，摻配煤或礦物質中硅、鋁的含量，也成為直接影響價格主要參數。因此，發電企業除配備常規煤質檢測設備（如全水分、工業分析、元素分析、發熱量、全硫等檢測設備）的同時，有條件的發電企業增加煤灰成分檢測設備，對保障企業經濟、安全運行非常必要。國內現行煤灰成分檢測標準方法及特點見表1。

3 精準摻配

由于高堿煤價格低廉，高堿煤大比例燃用是提高經濟性的主要方法。精準摻配是實現高堿煤最大比例燃用的保障，也是保障摻燒效果的基礎。根據發電企業煤場實際情況，一般采用分層堆放，按高度方向截取的機械混煤方式和分堆堆放，皮帶混煤兩種方式[6]。機械混煤方式需要發電企業配備斗輪機、大型推煤機、裝載機等煤場機械，一般很難按一定的配比進行混煤，混煤精度不高。皮帶混煤是同時利用兩路皮帶分別輸送不同煤種，燃煤在原煤倉內完成混合，其優點是煤質易于調節，增加計量式給煤設備可實現較精準的摻配，缺點是系統復雜，兩路皮帶之間可能會互相影響。

為實現高堿煤的大比例燃用，摻配高嶺土或者油頁巖等礦物質是目前最廣泛應用的方法，高堿煤燃用比例可達90%左右。根據機組自身情況高嶺土的摻配比例一般在8%～12%，對精準摻配提出了更高的要求，至少要精確到1%。因此，配備計量式給煤設備的皮帶混煤方式成為首選。

4 摻燒方案

發電企業燃用煤質偏離設計值易導致的鍋爐效率低，故障率和污染物排放高等問題，摻燒是解決上述問題的主要技術方法。根據發電企業實際情況一般通過爐前摻配和爐內摻燒兩種方式實現。新疆現役發電機組改燒準東煤普遍偏離設計值，并且不能100%燃用高堿煤，因此，摻燒是發電企業必須面對的技術問題。

高堿煤極易結渣和沾污的特殊性質使得其摻燒利用難度較大，該方向已成為近年來煤炭領域的研究熱點。從目前燃用高堿煤的發電企業來看，大多均采用爐前摻混的方式，主要為了提高摻配的均勻性，使得煤灰中的礦物質具有充分的接觸與反應時間。

除了高堿煤的煤灰熔融特征溫度對高堿煤燃用指導作用較差外，現有指導摻配摻燒的結渣、沾污特性判定方法對我國高堿煤的適用性也不強，需要采用近年來新的研發的判定方法[7]來指導摻配摻燒工作。因此，在制訂摻燒方案時，要結合最新研究進展，預先做實驗室內的方案評估，對摻燒方案進行優選，以降低現場摻燒試驗的安全風險。發電企業應根據主燒高堿煤煤種和主要摻配煤及摻配礦物質，通過現場性能試驗，確定針對燃料市場變化，機組負荷變化的多個摻燒方案，從而保障機組安全高效運行，提高企業經濟效益。

表1 煤灰成分檢測標準常用方法及特點

5 結語

燃料成本約占火力發電廠總成本的70%，爐前燃料管理對燃用高堿煤發電企業的安全經濟運行意義重大。在日常管理中只能通過嚴格的入廠驗收，拓寬摻配煤或摻配礦物質渠道，根據市場和機組實際情況動態調控摻配方案，以最大化降低燃料成本。技術層面，主要關注配煤摻燒技術，保障機組的安全運行，根據企業實際情況對輸煤計量設備進行必要的改造，實現精準配煤摻燒。另外，隨著燃料智能化建設的推進，可進一步建設燃料智能化管理系統，根據燃料市場對摻配方案進行評價尋優，指導燃料采購。