褐煤机组配煤掺烧分析

褐煤机组配煤掺烧分析

王天钰

大唐国际锡林浩特发电有限责任公司，内蒙古锡林浩特026000

摘要：随着电煤供应的不足，煤炭价格居高不下，难以购买到完全适应锅炉燃烧的煤炭和较高的燃料成本，是目前大多数火力发电企业所面临的艰巨问题。在这种新形势下，合理的实施配煤掺烧，优化掺烧方案，大幅度地降低燃料成本，提高火电企业的经济效益。本文结合内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司实际生产经营情况，对公司配煤掺烧经济性进行研究，通过对煤质特性及锅炉指标的分析，优化配煤掺烧方案。

关键词：劣质褐煤、褐煤机组

1概况

公司位于锡林浩特市大唐东二矿工业广场规划区内，西至市区约15km，东靠煤矿工业广场排土场，北侧为煤干燥项目，厂址东南约1.2km为307省道，距锡林浩特500kV塔拉变10km，距锡林浩特市污水处理厂14km。胜利煤田位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市西北部的胜利苏木境内，距锡林浩特市3km。整个煤田呈北东～南西条带状，走向长45km，平均宽7.6km，含煤面积342km2，地质储量为22442Mt，其中精查储量1941Mt，详查储量3546Mt，普查储量16955Mt。

2煤质与耗煤量

锡电公司2×660MW机组年燃煤量约为549.83×104t，按大唐东二矿6号筛下煤和4号原煤考虑，其中6号筛下煤耗量约366.55×104t，4号原煤耗量约183.28×104t。煤源通过大唐东二矿Z26转运站和大唐东二矿二次破碎站由电厂厂外皮带机输送至电厂厂内贮煤筒仓，日平均进厂原煤量约15000t/d左右。若考虑来煤不均衡系数为1.1，日最大进厂煤量约20000t/d左右。

煤质情况简介：

1）设计煤种4号原煤与6号筛下煤1:2比例混合褐煤：收到基水分34.9%、空干基水分7.76%、干燥无灰基挥发分42.18%、收到基灰分19.09%、收到基低位发热量2854kcal/kg、冲刷磨损指数2.7、哈氏可磨系数62、收到基硫1.01%、灰的变形温度1200℃。

2）校核煤种14号原煤与6号筛下煤7:3比例混合褐煤：收到基水分32.29%、空干基水分9.63%、干燥无灰基挥发分45.45%、收到基灰分24.97%、收到基低位发热量2532kcal/kg、冲刷磨损指数1.3、哈氏可磨系数63、收到基硫1.35%、灰的变形温度1310℃。

3）校核煤种1胜利东二号6号筛下褐煤：收到基水分39.5%、空干基水分8.33%、干燥无灰基挥发分39.59%、收到基灰分9.21%、收到基低位发热量3275kcal/kg、冲刷磨损指数3.5、哈氏可磨系数72、收到基硫0.94%、灰的变形温度1110℃。

机组耗煤量：使用设计煤种时单机满负荷每小时耗煤量499.85t，使用校核煤种1时单机满负荷每小时565.83t，使用校核煤种2时单机满负荷每小时436.10t，

3掺烧煤质情况

锡电公司主烧煤种为西二、乌煤、芒来、神华的混合煤（简称大混煤），掺烧煤种为大唐东二矿南一煤场存放的4煤分选后的产品煤（产品1：:10-80mm（以下简称仔煤）低位发热量为1900±200kcal/kg；产品2：:80-300mm（以下简称块煤）低位发热量为2300-2900kcal/kg。

各煤种煤质情况:仔煤:全水分27.40%、收到基灰分32.80%、干燥无灰基挥发分49.20%、收到基硫1.60%、低位发热量2400.00kcal/kg。块煤:全水分32.40%、收到基灰分18.80%、干燥无灰基挥发分47.90%、收到基硫1.80%、低位发热量3000.00kcal/kg。末煤:全水分17.40%、收到基灰分48.50 %、干燥无灰基挥发分52.36%、收到基硫1.58%、低位发热量1400.00kcal/kg。大混煤:全水分38.00%、收到基灰分13.91  %、干燥无灰基挥发分45.59%、收到基硫0.97%、低位发热量2947.00kcal/kg。

4配煤掺烧方案

4.1掺烧比例

4.2方案内容

掺烧方案：仔煤、块煤、末煤按10:5:1混合上煤至7/8号储煤仓，混合煤与7/8号储煤仓的大混煤以1:1的比例混合由输煤系统上至2/3号筒仓，1号筒仓上大混煤。掺配煤进E/F/B仓，A/D/C/G仓进大混煤。

4.3掺烧预期

按照每台机组400MW负荷计算，投运4台磨煤机，得出预期掺烧比例：大混煤掺烧比例（62.5%），仔煤掺烧比例（23.44%），块煤掺烧比例（11.72%），末煤掺烧比例（2.34%）。

月度掺烧量预期：大混煤掺烧量（113750t），仔煤掺烧量（42660t），块煤掺烧量（21330t），末煤掺烧量（4260t），总计182000t。

5经济性评价

因南一4煤产品煤占比79.49%，故南一4煤产品煤单价为63.6÷79.49%=80.01元。1t产品煤折合大混煤为0.786t，因此掺烧1t产品煤节约费用250×0.786-80.01=116.49元，即1t4煤节约费用92.60元。

6  掺烧劣质褐煤对机组的危害

1、机组AGC性能变差。由于入炉煤热值降低，同样的升负荷速率需要更大的煤量超调，但机组在启磨点附近摆动时，节能和机组AGC性能就无法兼顾。因此，不得不适当降低机组负荷变化率。

2、厂用电率升高。随着掺烧比例的不断增大，入炉煤热值逐渐降低，顿煤负荷逐步提升，由只烧设计煤种的7吨/万度升高至8吨/万度，因此，制粉系统及烟风系统出力同比增大，机组电耗增大，增大幅度在0.5%左右。此外，入炉煤收到基灰分不断增大，最大可达22%，同比增加约6%-7%左右，为确保粉尘排放达标，电除尘二次电流也相应提高，耗电率同比增加较多。

3、烟道积灰严重。由于劣质褐煤灰分较大，收到基灰分约40%左右，故随着劣质褐煤掺烧比例的不断增大，入炉煤收到基灰分不断增大，最大可达22%，高负荷时，个别电除尘电场会出现高料位，低负荷时，由于烟道内烟气流速降低，在脱硝入口水平烟道及空预器出口水平烟道存在积灰现象。此外，由于烟气内灰尘含量增大后，当烟气经过空预器时，会有少量灰尘沉积在空预器上，二次风经过空预器时，会携带灰尘进入二次风大风箱，并在此出现沉积现象，锅炉本体载重增加。当灰分增大后，不仅增大了电除尘的耗电量，同时由于进入脱硫系统的粉尘增加，脱硫浆液的酸不溶物也相应升高。

4、机组携带负荷能力变差。随着掺烧量的不断增大，入炉煤也相应降低，机组带同样负荷所需要的煤量也相应增加，即原来六用一备的磨煤机运行方式，无法满足机组满负荷出力需求，导致正常运行中无备用磨煤机，若磨煤机检修时，机组负荷上限必须下调，导致机组出力受阻，因此，会经常出现两个细则的调峰考核和发电计划考核。

8、掺烧具体实施

自2021年01月开始经配煤掺烧小组会通过分阶段执行配煤掺烧方案，第一阶段仔煤掺烧比例为2.87%；第二阶段仔煤掺烧比例为4.58%；第三阶段仔煤掺烧比例为7.92%，块煤掺烧比例为3.84%；第四阶段仔煤掺烧比例为13.35%，块煤掺烧比例为6.89%；第五阶段的配煤掺烧方案，仔煤掺烧比例为15.32%，块煤掺烧比例为2.89%；第六阶段配煤掺烧方案，仔煤掺烧比例为16.53%，块煤掺烧比例为1.43%；第七阶段仔煤掺烧比例为28.68%，末煤掺烧比例为0.78%；第八阶段仔煤掺烧比例为30.40%，末煤掺烧比例为0.67%；第九阶段仔煤掺烧比例为34.17%，末煤掺烧比例为0.06%。通过九个阶段的配煤掺烧试验，最终达到34%的掺烧比例，达到最大掺烧比例，入炉煤热值降低200Kcal,灰分增加3%，水分降低3%，硫分升高0.1%。  随着掺烧劣质褐煤对机组的危害不断凸显，配煤掺烧比例长期最大达34%左右，短期可达预期水平，但由于尾部烟道积灰严重，后续需降低掺烧比例，排出尾部烟道积灰，确保两侧烟道烟气量均衡，避免出现一侧积灰严重，烟气量减少的现象发生。

此外，通过一段时间掺烧大量高卡煤做试验对比发现，掺烧高卡煤后，通过对两台机组飞灰含碳量及锅炉效率分析，飞灰含碳量、锅炉效率呈劣化趋势，说明掺烧高卡煤后锅炉燃烧及配风情况较掺烧前存在劣化趋势，飞灰含碳量增加，导致锅炉效率下降。因此，相较于高卡煤，分选后劣质褐煤更适于作为褐煤机组的掺烧煤种。                                                                                                                              

结论：

实施配煤掺烧的目的是最大限度地减少客观资源的浪费,降低发电成本,与此同时,配煤掺烧又对机组的安全运行带来新问题。为解决这一矛盾,因进一步分析配煤掺烧的煤质特性指标对锅炉燃烧、除尘除灰及脱硫等设备设施的影响,并有针对性地制订配煤掺烧方案及相关技术措施，进一步优化配煤掺烧比例和方式。

作者简介：王天钰(1989-)，男，工程师 ，学士学位，从事运行技术管理工作。