小型循环流化床锅炉配煤掺烧实践方案研究

小型循环流化床锅炉配煤掺烧实践方案研究

李金良

江苏大唐国际如皋热电有限责任公司 江苏 如皋 226500

摘要：近年来，随着煤炭价格不断走高，煤电企业经营压力不断上升，国内企业纷纷开展配煤掺烧、降本增效工作。同时，配煤掺烧不当，会产生限负荷、锅炉灭火、严重结焦、环保不达标等问题，本文深入研究了江苏大唐国际如皋热电有限责任公司配煤掺烧相关实践方案，得出小型循环流化床锅炉配煤掺烧可行性和经济性分析结论，对同类型机组开展配煤掺烧工作，具有一定借鉴意义。

关键词：小型；循环流化床锅炉；配煤掺烧

1. 引言

目前，煤炭价格一直居高不下，大大增加了发电企业的发电成本。为解决发电成本高的问题，提高发电企业经济效益，配煤掺烧技术成为火电厂普遍采用的重要手段。配煤掺烧是一项复杂的技术手段，不同的掺配煤种和掺配比例直接影响混煤的燃烧特性，从而影响机组的安全性和经济性。

2. 研究意义

近年来，随着国家经济的飞速发展，电力发展日新月异，用煤需求不断增加。随着煤炭日渐走俏，煤炭价格不断上扬，使火电企业燃料成本日渐走高，燃煤成本占火电企业成本70%左右，企业经营成本不断攀升。因此，对火电企业来讲，降低燃煤成本成为企业保证盈利能力的重要举措。

市场上，不同的煤种价格有很大差别，一些劣质煤价格低廉，和其他主烧煤种掺配混合后能够大幅度降低燃料成本，并且有些劣质煤含硫分、灰分比较低，掺烧后在节能减排上能够获得环保效益。因此，企业迫切需要开展配煤掺烧，降低企业成本并符合国家节能减排的政策要求。

发电厂锅炉型号众多，特性各异，对电厂来说，如果配煤种类或比例不合适，可能产生灭火、严重结焦、环保超标等问题，给火电厂机组安全性和经济性带来重大威胁。因此是否开展配煤掺烧和掺烧的方案需要因厂而异。

江苏大唐国际如皋热电有限责任公司锅炉是75t/h的小型循环流化床锅炉，具有机组规模小、掺配设备单一、设备改造难度大、锅炉蓄热能力差、掺烧对锅炉燃烧影响大的特点，但合理掺烧可以有效降低燃料成本，提高公司的盈利能力，同时如皋公司地处环保排放要求较高的长三角地区，配煤掺烧必须满足环保的前提，又对配煤掺烧提出了更高的要求。因此，如皋公司的配煤掺烧实践方案研究结论，对于国内同类型机组，具有一定的借鉴意义。

3. 设备概况

如皋公司是抽汽背压式供热机组，2017年12月投产，共有三炉两机，热力系统采用母管制运行。汽轮机采用杭州汽轮机厂生产的CB12-9.2/2.6/1.2，抽汽压力2.6MPa，排汽压力1.2MPa，抽汽和排汽直接供给热用户使用；锅炉采用无锡华光锅炉厂生产的循环流化床锅炉，型号UG-75/9.81-M。型式为高温高压，单汽包横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。

每台锅炉有三台给煤机，三台给煤机共用一个原煤仓，原煤仓容积为120m³，能够满足锅炉8个小时的满负荷的燃煤量。燃煤经给煤机进入布置在炉膛前墙的三根落煤管，原煤借助自身重力和引入的送煤风、播煤风进入炉膛。给煤量通过改变给煤机的转速来调整，给煤机内通入冷一次风作为密封风。锅炉主要工作参数见下表：

如皋公司煤场长90m，宽35m，堆高8m，总储煤量约1.24万吨，可满足3×75t/h锅炉约20天储量。煤场采用干煤棚进行全封闭。干煤棚两端设防风抑尘网，贮煤场设一台起重量5t桥式抓斗起重机，煤场配备1台ZL50型轮式装载机，用于整理煤场、事故给煤及辅助取料作业。从煤场至主厂房煤仓层采用两路带式输送机上煤系统，正常情况下一运一备，向三台炉供煤。

如皋公司配煤掺烧目前采用桥式抓斗起重机抓取原煤并混合后入炉的方案，主烧煤种和掺烧煤种掺混量的计量依靠抓斗取次数进行统计。

4. 配煤掺烧方案

国内300MW及以上的大机组配煤掺烧普遍采用的方案是炉内掺配。具体做法：一台锅炉设多个煤仓，上煤时，部分煤仓上高热值、低灰份、低硫份的主烧优质煤，另一部分煤仓上低热值、高灰份、高硫份的劣质煤，然后通过控制原煤仓下部的给煤机启停或调整给煤机给煤量的方法，控制入炉的主烧煤和掺烧煤比例。入炉前，原煤不掺配，入炉后，在燃烧期间自然掺混。这种掺配方法，可顺利实现按需掺配、随时调整配煤比例的目标。例如：当锅炉负荷高、要求入炉高热值、低灰份、低硫份的煤时，就加大储存此煤种的原煤仓下部给煤机给煤量，减少或停止低热值、高灰份、高硫份煤种给煤量，轻松满足带负荷和环保需要；反之亦然。这种设备构成，可以根据机组的负荷需求、锅炉的燃烧状况，环保参数实时状态，随时调整配煤比例，满足燃烧、负荷、环保等方面的需求。同时，低热值煤价格低廉，掺烧低热值煤时，降低了燃料成本，实现了降本增效。

如皋公司每台锅炉只有一个原煤仓，原煤仓下部有三台给煤机，这种设备的特点是三台给煤机供给锅炉的煤，来自同一个煤仓，煤的热值、硫份、灰份指标基本相同，所以入炉煤指标无法像大机组那样随时调配，锅炉能否稳定燃烧和带负荷完全取决于这个煤仓内存留的煤是否满足需要。这种设备结构开展配煤掺烧工作，不能借用大机组的方法，必须另辟蹊径。如皋公司经过摸索和实践，目前采用炉前掺配的方案。具体为：使用桥式抓斗起重机，按照所需配煤比例，分别抓取高热值煤种和低热值煤种，在煤场空地上充分翻搅掺配，混合均匀后，上皮带，然后进入锅炉煤仓。采用这种方案，如果煤场混合后的煤质差，可能造成锅炉带负荷能力不足甚至灭火，反之，配煤掺烧潜力被浪费，无法体现经济性；每个煤仓存煤量为锅炉满负荷8小时的煤量，运行中，煤仓内存煤量约40%-60%，更改配煤至煤进炉膛，中间需大约3-5小时，当发现煤质不符合要求时，更改上煤比例已无法响应负荷实时需求。为了破解这两个难题，如皋公司创新掺配方案，采取以下措施：

1）煤场管理人员通过分析热负荷变化趋势，准确掌握任意时间点的锅炉负荷需求。

2）煤场管理人员根据锅炉负荷需求、给煤机、锅炉辅机运行状况，准确掌握锅炉运行中，任意时间点所需要的入炉煤质指标需求。

3）煤场管理人员准确掌握煤场存煤结构和库存的每种原煤的煤质指标。结合煤场库存结构，计算达到要求的每种原煤的比例，通知桥抓司机在锅炉需要此比例原煤之前6小时按所需比例开始掺配。

4）桥抓司机在1小时内掺配完成，原煤在锅炉需要此比例原煤之前5小时上皮带，入煤仓待烧。

5）煤场管理人员持续跟踪分析锅炉实时运行参数和污染物排放参数，根据实时参数，评价掺烧入炉效果，并对配煤比例进行调整和优化。如皋公司经过实践，摸索出了适合本公司的掺配边界条件，满足这个边界条件的入炉煤，能够保证锅炉燃烧稳定，环保排放达标。边界条件具体如下：

   小结：如皋公司采用的是由煤场管理人员负责，根据负荷需要，结合库存结构，计算所需配煤比例，由桥抓司机按比例掺配后，按规定时间上至锅炉煤仓的方案。这种掺配方案，对煤场管理人员和桥抓司机的素质要求较高，同时增加了煤场管理人员和桥抓司机的工作量。

5. 掺烧方案实例

2021年，如皋公司锅炉采用3400大卡褐煤和4850大卡淮南掺烧，入炉结果如下：

可以看出，掺烧后锅炉效率稍有下降，但入炉煤成本降低较多，每台炉每小时可节约燃煤成本206.4元，折合每个月节省燃煤成本14.8万元，且这种配比的原煤入炉后，锅炉燃烧稳定，没有产生结焦、限负荷、锅炉灭火等异常，环保参数能够达标排放。

6. 结论

通过开展如皋公司配煤掺烧实践方案研究，得出以下结论：

1）小型循环流化床锅炉开展配煤掺烧工作是可行的。掺烧后，锅炉效率稍有下降，但入炉煤成本下降较多，开展配煤掺烧具有一定经济性。

2）开展配煤掺烧，对煤场管理人员和桥抓司机素质要求较高，同时加大了煤场管理人员和桥抓司机的工作量。