火电厂经济煤种掺烧探讨

火电厂经济煤种掺烧探讨

罗通张国

（江苏阚山发电有限公司江苏徐州221134）

摘要：通过对某2台600MW超超临界燃煤发电机组掺烧经济煤种工作的摸索实践、查找、分析配煤掺烧的利弊，从管理、设备治理、技术改造、运行操作调整等方面，为机组提供安全、经济的可靠保证。

关键词：火电厂；经济煤种；掺烧；措施

0引言

面对2016年新一轮电煤紧张的局面，火电企业的盈利能力大幅度下滑，甚至到了面临亏损的境地。为了适应煤炭市场，实现企业扭亏增盈，K电厂大力开展燃煤掺烧工作，从拓宽燃煤渠道、改善燃料结构、降低燃料成本、进行设备改造、加大掺烧比例几个方面着手，在掺烧掺配常态化基础上，从管理、设备治理、科技改造、运行调整等方面进行改进，保证掺配过程中既能保证锅炉安全运行、又能不断加大掺烧比例，寻求最优化的经济煤种掺配方式，提升燃煤掺烧的经济性。通过摸索尝试，总结出一套符合企业实际，具有特色的经济煤种掺烧方案，为全年企业扭亏增盈工作的顺利实现打下了坚实的基础。

1项目概况

K电厂2台600MW超超临界燃煤发电机组，锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造,引进日本三菱重工业株式会社（MitsuibishiHeavyIndustriesCo.Ltd）技术,超超临界变压运行直流锅炉，燃烧方式采用四墙切圆（CUF：CircularCornerFiring）燃烧技术并配有MACT型分级送风系统，主燃烧器采用低NOx的PM型燃烧器（2016年技改后为MPM燃烧器）。每排燃烧器各装有三只机械雾化内回油式油喷咀，全炉共12只油枪。在A层布置了等离子点火器能最大限度的减少锅炉的用油量。锅炉的制粉系统为中速磨煤机正压直吹系统，每炉配6台上海重型机械厂引进美国燃烧公司CE技术生产的HP1003型中速磨煤机；给煤机为引进美国STOCK公司专利技术生产的EG2490型皮带式电子秤重给煤机，额定负荷时5台投运，一台备用，煤粉细度按200目筛通过率为75%。设计煤种和校核煤种为电厂所在地本地煤种。

由于受到煤炭市场变化、周边电厂建设等原因的影响，K电厂投产后长期以来形成燃料采购点多面广，采购煤源分布电厂周边、全国各地、国外等大小供煤公司、煤矿合计几十余家，煤种主要为无烟煤、煤泥、褐煤、高硫煤、低热值煤、印尼煤、俄罗斯煤等煤种，煤质指标差异较大，最多时煤场存有有二十几家不同煤矿的的原煤，总体呈现为量少质次标价高，品种繁多的特点，煤质严重偏离设计煤种，对锅炉燃烧构成极大威胁，公司经济效益偏低，配煤掺烧工作难上加难。

2016年下半年，面临新一轮煤炭涨价的局面，K电厂盈利能力急剧下滑，面临生死存亡的局面。2017年年初，电厂管理层分析了全年生产经营形势，提出要大力推进经济煤种掺烧工作，力争全年掺烧经济煤种比例在50﹪以上，电厂各级管理人员在不同的场合向职工分析宣传企业经营面临的困难和掺烧经济煤种的必要性,在全厂范围内营造经济煤种掺烧、降低燃料成本工作氛围。迅速成立了以总经理为组长的经济煤种掺烧领导小组，总工程师为组长的经济煤种掺烧工作小组，有条不紊的开始了经济煤种掺烧的探索过程。

2经济煤种掺烧原则、措施

2.1经济煤种掺烧基本原则

全方位开展经济煤种掺配工作，经济煤种掺配工作的基本是满足生产需求的入炉煤，实质是降低标煤单价及降低供电煤耗，最终为电厂创造经济利益。

在保证锅炉燃烧安全稳定运行的条件下，根据不同煤种的特性，通过调整掺配比例，掌握不同比例下的混合煤的发热量、水分、灰分、挥发份等指标，科学合理的按不同的比例进行掺配，使得掺配后的煤种的各项指标达到最优值，满足机组负荷的需要，保证锅炉燃烧稳定，三项污染物排放指标达到国家标准。

进行掺配试验，要解决以往煤源杂而多，价高质次的局面，通过初期掺烧摸索，在保证机组安全的前提下，丰富燃煤结构，拓宽来煤渠道，力求将燃料成本降到最低，最终确定3至5种适烧的经济煤源。

2.2经济煤种掺烧具体措施

突出抓好煤炭从入厂到入炉等各环节的管理，把经济煤种掺烧工作做实、作细，通过逐步加大掺烧比例，最大限度降低燃料成本。

建立完善关于燃煤掺烧管理制度。按照掺烧原则及工作思路，及时拟定行之有效的《经济煤种掺烧管理办法》、《经济煤种掺烧奖励办法》等制度，并进行宣贯下发执行,将责任落实到人，奖惩落实到人，全力动员，将开展配煤工作的重要意义贯彻到公司的每一个员工，全面提高全体员工对配煤掺烧工作的认识、重视。

电厂成立经济煤种掺烧领导小组及工作小组。领导小组定期召开专题会议，协调、总结、完善经济煤种掺烧工作，要求煤炭采购部要调结构、整资源、比价格，对适烧经济煤种做到购得来，力求把燃料成本降下来。燃料部要对煤场经济煤种管得好、掺的匀、上得去，保证不断煤。发电部要勤调整、保安全、抓经济。工作小组每日召开经济煤种掺配会议，总结昨日掺烧情况，制定当日配煤方案。

燃料部对煤场煤种进行分区存放。斗轮机煤场按照A、B斗轮机所属作业区域，分为1、2、3、4四个煤场，每个煤场又分区为01、02、03、04四个分区，共计16个区域分类存放，存取自如。规定煤泥、高硫煤、低热值煤、优质煤各自的存放区域，燃料部将各种来煤的存放位置、矿点、数量、煤质分析数据在每日存煤图上作好记录并及时更新，保证各班了解煤场存煤状况。

原煤仓上煤要求：A、F原煤仓上优质煤，挥发份（空气干燥基）＞25％，灰份＜30％，发热量≥5000kcal/kg。B、C、D、E原煤仓做为主力掺烧煤仓：主要上低挥发煤、煤泥、低热值煤、高硫煤，且对四个仓的煤种隔日进行依次轮换。初期掺烧试验时，原煤仓仓位严禁大于12米。煤泥加仓前必须在煤场进行掺配，在煤场与高硫煤（或颗粒度好，流动性好的煤）1:1掺配后再进行加仓。上煤过程中如燃料系统堵煤严重，应停止加仓，更改掺配比例直至燃料系统不频繁堵煤时再开始重新加仓。

经济煤种掺烧工作小组每日早晨召开掺配煤会议。发电部通报昨日掺烧情况，通报当日负荷曲线情况、机组缺陷、机组运行方式等，提出初步掺烧方案；煤炭部、计经部将来煤预测情况向配煤小组进行通报；燃料部通报煤场存煤煤种、热值、水分、硫分以及存煤量等主要指标，通报设备缺陷及初步的配煤方案。设备部、生技部通报设备检修情况及掺烧注意事项。掺配煤小组人员对各方面信息、数据做到心中有数后，再集体讨论制定当日掺配煤方案。

发电部值长根据当日配煤单通知燃料加仓，并及时记录掺烧试验情况，及时调整配煤方式，详细记录各种试验煤种的燃烧情况、石子煤情况，给煤机堵断煤情况等，为后续配煤及煤炭采购提供最真实的依据。对初次试验煤种，保持6--7m左右的低仓位运行，以便于出现异常时尽快进行调整煤种。值长根据负荷曲线估算出各时段入炉煤加权发热量，及时调整其他仓上煤方式，在保证满足负荷接带能力的前提下保证实现经济煤种掺配比例最大化。

对特殊煤种掺配，由掺配小组确定掺配现场负责人，加强现场跟踪和监督指导，严格按照掺配煤种比例进行掺配，确保掺配工作万无一失。对新掺烧煤种和有过掺烧不稳定记录的煤种，及时分析现场出现的异常情况，找出问题症结，落实整改措施，保证锅炉燃烧稳定。

3掺烧经济煤过程中存在的问题及对策

K电厂通过初期的掺烧试验，逐步确定出以下几种适烧的经济煤种。

煤泥：泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品。它的特点一是粒度细，微粒含量多。二是水分含量高，全水含量一般在30﹪以上。三是灰分含量高，发热量较低，电厂购进的煤泥干基灰分一般在30﹪左右，低位发热量一般在13-16MJ/Kg。四是黏性较大，由于煤泥中一般含有较多的黏土类矿物，加之水分含量较高，粒度组成细，所以大多数煤泥黏性大。

低热值煤：低位发热量一般在13-16MJ/Kg，灰分含量高，灰分（Aad%）一般在40-50%。

高硫煤：硫（Stad%）含量一般在1.5%以上。

3.1煤泥掺烧：主要是输煤系统及给煤机堵煤、断煤、蓬煤问题

煤泥全水分含量高，黏度大，输煤系统、原煤仓及给煤机堵煤、断煤、蓬煤现象时有发生，经常造成机组限负荷及降出力，在当前电网考核《两个办法》实施的情况下，对机组安全经济运行带来威胁，所以掺烧煤泥关键是防止输煤系统堵塞、给煤机堵断煤现象。

煤泥只有在充分干燥后才可以进行掺烧，对煤泥要采取防雨淋措施，尽量在少雨的春秋季加大掺烧量，并且最好即来即烧，尽量减少煤场储存时间，避免吸水变潮结块，造成输煤系统的堵塞现象。煤泥必须在煤场与颗粒度好、流动性好的煤进行1:1掺配后才允许加仓。

采取一系列措施，力求避免堵煤、断煤、蓬煤现象的发生。一是进行进行设备技术改造：对原有给煤机清堵装置由厂家进行升级改造；对原煤仓进行技改，改为虾米仓以防止频繁堵断煤现象发生。二是增加人员配置，专门增加桶煤人员，全天候轮流值班，发现堵煤、断煤、蓬煤现象，运行人员及时督促桶煤人员进行疏通。加强对滚轴筛、碎煤机、落煤筒的检查和监视，及时清理筛片、筛板、各落煤筒，保持输煤系统的上煤畅通。

掺烧煤泥及其它经济煤种，首先必须解决煤场“掺”的问题，为此，K电厂积极探索煤场掺配办法、加强设备治理、大胆进行科学改造，为煤场掺配提供有利条件：利用斗轮机将火车来颗粒度好原煤对煤场煤泥进行覆盖，分层摊开，斗轮机断面取煤方式上煤，以控制斗轮机取煤深度来控制掺配比例；采取燃料斗轮机改为变频控制，进行双路皮带上煤；燃料#1皮带处增加卸煤沟，便于进行经济煤种通过卸煤沟后与对应煤种进行掺配。

3.2低热值煤掺烧：灰渣量大，干排渣钢带机压死

低热值煤发热量低，所以在高负荷时，有可能出现带不上负荷的现象，所以，掺烧低热值煤时，要根据机组负荷曲线，预先计算好需要的煤量，中班上煤控制两个仓的低热值煤，白班、夜班控制一个仓的低热值煤，这样就能最大限度的提高掺烧比例，同时亦能满足负荷要求。

由于低热值煤灰分含量高，同时煤泥的的灰分含量也较高，灰渣量大且颗粒细小，因此一要注意电除尘的出力，并经常检查除尘器灰斗料位报警，发现料位高报警及时处理。二要防止干排渣钢带压死跳闸，要保持一、二级钢带张紧压力正常，经常检查干排渣一级钢带爬坡处灰渣层厚度情况。发现异常时，及时关闭挤压头，调整经济煤种加仓策略及各个磨煤机的出力，在保证机组负荷的情况下，降低灰渣量。钢带压死后恢复时要就地派人监视钢带运行情况及落灰渣情况，缓慢开启挤压头，要避免钢带二次压死。

除灰系统不能超负荷运行。经济煤总体灰分较高，出灰量很大，特别是高负荷时，可能造成除尘器下部灰斗高料位报警。K电厂每台炉输灰系统总的输送能力为84t/h，按照灰占灰渣量的85%计算，锅炉总入炉煤灰分含量最大可为98.8t/h，考虑到一定的安全系数，按90t/h控制，根据各煤种灰分含量适当调节各煤种的掺配比例。

3.3高硫煤掺烧

硫份过高，易结焦、对炉管造成高温腐蚀。因此，掺烧高硫煤后需保证入炉煤含硫量低于1％，同时要保证脱硫指标满足环保要求，按照脱硫系统的设计脱硫能力，#1脱硫入口SO2浓度≯2500mg/Nm3，#2脱硫入口SO2浓度≯3000mg/Nm3，再根据各煤种的含硫量确定适当的掺配比例。根据脱硫入口SO2浓度大小，及时调整浆液循环泵运行台数，保证环保指标合格。

燃烧器磨损、结焦烧损

K电厂在以往掺烧煤泥时曾多次出现淡侧燃烧器烧损的现象，烧损部位包括喷嘴、喷嘴体与分配器出口煤粉连接管。主要是由于在泥煤加仓时采用了掺配挥发分高、发热量较高的煤种，Vad在25-27%，这样的煤种沉积后容易自燃。而泥煤具有较大的黏附性，煤粉中水分含量越高黏附性越强；当煤粉温度较低时，煤粉黏附性较强，容易黏附在壁面产生沉积。电厂掺烧的泥煤挥发分较高，Vdaf在30%左右；而泥煤中部分灰分是以自由态存在的，与原煤中灰分较均匀地混合不同；因此煤粒子中挥发分含量比化验数据显示的更高，沉积时极易发生自燃。

因此在掺烧泥煤时，尽量不要采用高挥发分与易结焦的煤种与之掺配。掺烧印尼煤、褐煤等易结焦煤种时，同一煤仓内应禁止加入黏性强的泥煤与粉末煤等煤种。掺配煤泥的磨煤机启动时因采用大风量吹扫，风温逐步提高到正常时启动磨煤机，启动磨煤机时控制出口风温不能过低，防止投磨初期出现出口风温过低的状况。适当提高磨煤机进口一次风量，控制合适的出口风温，防止因风温低，煤粉含水高，黏性强结团沉积。

4经济性比较

热值降低，磨煤机电耗增加，同时输煤皮带电耗增加，造成厂用用电率增大，费用增加；锅炉过热器、省煤器等设备的磨损费用增加；制粉系统维护费用增加；掺配低热值煤，在硫份不变的情况下，由于煤量增加，则需脱除的总硫量也相应增加，因此脱硫费用增加。同时掺烧高硫煤时脱硫费用也会增加。脱硫费用增加主要为：石灰石粉费用、脱硫厂用电费。脱硝费用增加：由于掺配煤泥后，为保证接带负荷，需6台磨煤机运行，制粉系统出力增加，因而一次风量也增加，火焰中心氧量增加；同时掺烧煤泥时易断煤，断煤时将形成富氧燃烧，NOx含量增加，因而将引起液氨耗量的增加。掺烧低热值经济煤种时，在校核煤种以下，入炉煤低位发热量每降低1MJ/Kg，锅炉效率下降0.3%，随着低位发热量的下降，降幅会更大。

掺烧经济煤种能显著降低煤价，由于煤炭成本占电厂生产成本的70%左右，按2台600MW机组计算，年耗煤量250万吨，掺烧经济煤种后原煤单价降低约20元/吨，年综合收益大于5000万元。

5结束语

K电厂先后对不同煤种之间，如煤泥、高硫煤、低热值煤、低挥发煤、优质煤等煤种掺配进行了摸索，积累了许多有益的经验。经济煤种掺烧工作日益走向科学化、规范化、系统化，掺烧比例由最初的8%逐渐提高到大于50%，掺配工作成绩明显，经济效益显著。实践表明，在保证机组安全稳定经济运行的前提下，经济煤种掺烧对增加企业效益方面发挥着重要的作用。

参考文献

[1]煤的工业分析方法GB/T212-2008.

[2]火电厂大气污染物排放标准GB13233-2011.

[3]K电厂《集控运行规程》、《脱硫运行规程》.