煤掺水燃烧「能耗双控对煤炭行业的影响」

今天带来煤掺水燃烧「能耗双控对煤炭行业的影响」，关于煤掺水燃烧「能耗双控对煤炭行业的影响」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

推荐单位：国家电投江西电力有限公司新昌发电分公司

本文作者：黄益民、葛镇江、周臻、帅琪霖、殷斯艳、陶云军、李益

摘要：随着国家电力体制改革的不断推进，火电厂行业内部竞争不断深化，高煤价、低利用小时已经成为火电厂经营发展瓶颈，煤种的复杂多元化给锅炉安全运行带来隐患。配煤掺烧成为企业提升效益永恒课题，本文基于新电分公司输煤系统实际，就不断挖掘并发展配煤掺烧的资源建设，从煤炭采购源头、煤场掺配、掺烧试验、技术改造、运行优化及综合评估等方面实施全过程协同管控,合理制定配煤掺烧方案，多煤种精细化配煤掺烧降低燃料成本，提升火电企业综合效益展开论述，为系统内兄弟公司进一步深度配煤掺烧提供参考和借鉴。

一前言

众所周知，火力发电厂锅炉选型有相对应的设计煤种。在实际工作当中，当煤质超出设定适应范围，将会给锅炉的安全、经济性及使用寿命带来很大的影响，由于煤质变化大而导致锅炉炉膛结焦、超温、爆管、灭火等问题较为突出。为了保障机组安全经济运行，配煤掺烧应当是当前火电厂稳定煤质的最安全和最经济的方法，这和当前我们国家提出建立节约型企业是相吻合的；在实际工作当中我们通过配煤掺烧可以实现以下目的：

1.1确保燃煤质量的均衡化，稳定入炉煤与入厂煤热差值，对入炉煤的媒质更好的进行稳定调控。

1.2调节燃煤的品质：(1)调节灰分；(2)调节硫分；(3)调节发热量；(4)调节挥发分。

1.3配煤掺烧还有如下作用：(1)提高劣质煤的利用率，降低燃料成本，减少发电成本；(2)减少污染排放；(3)可通过配煤来改变煤质加以解决和改善锅炉受热面结渣、腐蚀、磨损等问题；(4)扩大购煤主动权，拓宽煤源管道，使锅炉对媒质范围有更宽的选择，使公司不再完全依赖于某一种或—类煤。

二主要配煤设备

新昌发电分公司现有装机容量2×700MW超超临界机组，原锅炉设计燃烧安徽淮南、陕西黄陵和河南平顶山烟煤，每台锅炉额定蒸发量时实际耗煤量，设计煤种为271.245t/h。输煤系统现有干煤棚、露天煤场各一个，煤场贮煤量约21.7万吨；煤场配有出力为1650T／H的斗轮堆取料机2台；电煤码头配有2台出力为250t/h型的门座起重机，1台1000t/h桥式卸船机；火车煤配有侧倾式翻车机2台，配套有2台每台出力为850t/h活化振动给煤机；无筒仓，现有皮带21条，带速2.8m/s，出力1000～1650t/h，整个系统担负2台2×700MW机组年均原煤仓用煤310余万吨的卸、转、供、存任务。2020年燃煤接卸382.3万吨（火车煤9.7万吨，水运煤372.6万吨）。

三配煤存在的主要问题

3.1煤种复杂。2020年数据显示，来煤矿点多达40多个，其中包括高硫煤、高内水煤、低灰熔点煤和本省煤共86万吨，占比27%，给煤场有限空间堆放和掺配工作造成难度。

3.2燃煤堆放散乱。未严格按照煤质情况堆放，导致部分燃煤堆放周期长，有自燃现象，燃煤发热量低，发电成本增加。

3.3经验式配煤。配煤掺烧缺乏科学、直观、准确的理论依据，对于锅炉燃烧安全性、经济性缺少统筹考虑。

3.4记录不健全。对于非设计煤种和校核煤种以外的来煤，缺乏完整的试烧记录，因此对于开拓采购煤源缺乏技术支撑。

为了更好的解决以上问题，因此设计一套科学、合理计算机辅助配煤掺烧管理系统，可以改善现有煤场存在问题，而且可以有效降低发电成本，提高发电厂效益。

四配煤掺烧边界条件

4.1 新电分公司锅炉与煤种设计参数

表一：锅炉与煤种设计参数表

4.2 掺烧边界条件

为了保证锅炉的安全性、经济性及调峰的需要，对煤质提出各种要求达到的指标，如可燃烧质挥发分、低位发热量灰分、水分、硫分，灰的熔融性。这些指标构成煤种混配中的约束条件。根据新电锅炉相关设计参数，同时考虑锅炉燃烧调整、负荷接带能力、制粉系统电耗、环保参数达标因素，以及锅炉受热面高温腐蚀减薄、磨煤机石子煤排放量、空预器蓄热元件堵塞、锅炉受热面结焦等情况，确定燃煤掺配的边界条件。

（1）灰熔点：软化温度（ST）≥1200℃。蒙煤灰熔点、热值偏低，水分较高，造成接带高负荷时总煤量较高，排烟温度过高，炉内受热面结焦明显，造成捞渣机卡涩等问题。

（2）收到基低位热值：4800～5500大卡。热值较低，无法确保满负荷运行，制约了配煤掺烧的正常进行。

（3）哈氏可磨系数：＞55。热值、挥发份等均达要求，由于可磨系数较低，与设计煤种偏差较大，造成制粉系统大面积出力下降，影响机组负荷，不宜单独上仓。

（4）挥发份：25%～32%。高硫煤与印尼煤挥发份相差过大（18%与36%），掺烧会导致锅炉燃烧效率降低，炉渣与飞灰过高，试烧过程中，出现炉渣颗粒过大等问题，宜采用印尼煤大量掺烧与高硫煤单独上仓等方式进行掺烧。

（5）硫份：1.5%～2.0%。单台磨煤机掺烧高硫煤，硫分3.0%以上，SCR装置A、B侧入口Nox偏高，造成喷氨量较大，且入口烟气硫份较高，不仅造成脱硫电耗较高，同时炉内水冷壁侧墙高温腐蚀比较严重，上仓配煤硫分的控制，可确保掺烧量。

五安全科学配煤掺烧主要做法

5.1 抓好掺配源头控制

5.1.1 规范掺配程序。

配煤掺烧工作正逐步往科学化、数字化方向发展，也逐渐从单个部门掺配转至多部门合作完成，每月初通过机组负荷、库存、煤质、煤价的对应关系，建立掺配煤比例模型，密切关注印尼煤的价格走势，有价格优势时适时采购，提升经济煤种掺烧量。确保指标实时监控，掺烧清晰准确，采购经济合理。实现燃料的采购、调运、接卸、储存、掺烧、转运等各项工作高度协同。

5.1.2 细化基础管理。

为确保配煤合格,在基础管理上下功夫,建立一套完整的燃煤动态实时跟踪体系,利用表格和图示法,建立《来煤待卸动态表》、《燃煤接卸通知单统计表》、《卸煤加仓情况统计表》及《煤场动态管理示意图》，使燃煤卸、掺、上、烧全过程做到网上实时跟踪、有据可查。

5.1.3 提高燃煤系统设备的可靠性。

认真梳理影响配煤掺烧的主要设备缺陷，加强设备管理力度，提升码头卸煤机、斗轮机、磨煤机等对接卸、掺烧有直接影响的设备消缺速度。重要设备的备品备件采用集中打捆招标，修订输煤设备定期保养计划表，新增点检巡检路线，缩短检查保养周期，及时安排磨煤机的定检和大修，提高设备的可靠性，为配煤掺烧提供设备保障。

5.2 掺配控制主要指标

按热值分区煤种炉前预混保障入炉煤煤质指标稳定，能针对各负荷时段进行精准掺烧，确保机组的稳定性。

表二：不同负荷下的配煤煤质数据需求

根据机组运行情况和上煤结构，修订《低灰熔点煤掺烧技术措施》、《高硫煤掺烧技术措施》、《印尼煤掺烧技术措施》等相关专项技术措施，为掺烧经济煤种提供安全技术保障。

（1）配煤掺烧后低位发热量（Qar，net）4700～5000kcal/kg，且全水分（Mt•ar）≮24%。

（2）各煤仓掺烧煤种挥发份（Vdaf）接近，高低挥发分偏差不超10%。

（3）各煤仓掺烧煤种加权硫分（Sar）≮1.5%，当掺烧煤种加权硫分≥1.2%，通知相关部门，做好提前调整的准备。

（4）掺烧煤种灰熔点ST≤1160℃，不得进行高硫煤（硫≥1.5）的掺烧工作，且避免机组上层磨煤机燃用。

（5）容易自燃煤种或者挥发份（Vdaf）≥35%，采取快进快出的原则，减少煤场堆积周期。

（6）可磨系统低于50的原煤不得单独上仓.

（7）新煤种需经过试烧确认无误后，逐步展开掺烧工作。

5.3 强化规范煤场管理

根据不同矿点来煤热值、挥发份等特性进行分类、分区堆放，实施煤场堆取作业“方块化管理”。

（1）根据各煤场存煤量、煤质种类和机组运行方式、燃烧需求等实际情况，将不同矿点的来煤分“ABCD四大八小”区域堆放，并对存堆煤、取煤、煤场防火等各方面进行了详细的安排和部署。

（2）由于高水分、高挥发分、低灰分、低热值或中高热值以及中高硫分煤极易自燃，利用煤场B2、D2区实行单独堆放，利用煤场B2、D2区实行单独堆放，对挥发份较高的存煤采取压实、洒水降温、定期测量等多种措施，，严禁将已自燃的煤送上皮带同时控制煤场高硫煤的存放时间，进场后存放时间一般不宜超过一个月，尽量做到“烧旧存新”，以免热值损失过多。 

（3）以“烧旧存新”为原则，加大煤场整理、翻烧力度，加快对底层煤、露天煤及久存煤的消耗，并充分利用机组负荷低的有利时机，掺配消耗高硫煤及低热值煤，减少高硫煤及低热值煤的存煤量，腾出空间优先堆存高热值、低含硫及标准燃烧煤。

5.4 稳步提升掺配水平

理顺燃煤“接、卸、堆、取”各环节，不断研究掺烧工作新方法新途径。同时，以“安全、经济、节能、环保”为原则，确保机组安全、经济运行和掺配效益最大化。

（1）按照“日调度、周分析、月考核”的原则，不断细化、优化混配掺烧比例。

（2）在根据机组负荷高低不同、实施不同的掺配方案、发挥配煤掺烧最大效力的同时，积极拓展低热值、高硫煤的掺配工作，利用机组运行低负荷运行的有利时机，在配煤时“压红线”掺配，实现多掺低热值煤和高硫煤的目标。

（3）安排掺烧工作小组人员时刻关注机组负荷变化情况、掺烧的实际情况和煤质对锅炉负荷的影响情况，科学调整和优化掺配、燃烧方案，细化、优化混配掺烧比例，为机组配制合适的“口粮”。

5.5 制定混配煤细则方案

根据码头、煤场设备，克服无筒仓的不利因素，制定六种不同配煤上仓方案，按照配煤比例要求，不同的煤种“双带合一”实现预混，通过输送皮带逐级混配进入各个煤仓，掺配后的煤均能达到机组燃烧要求。

5.5.1 分仓配煤

根据机组负荷要求，分仓上不同煤种，由机组通过给煤机来到达配煤比例，从而实现配煤达到热值、硫份等指标要求。

5.5.2 混配上仓（无煤船靠泊情况下）

两台斗轮机同时运行，按照配煤比例要求，分别取不同的煤在#4皮带汇合实现预混，然后进入到煤仓。

5.5.3 混配上仓（有煤船靠泊情况下）

本方案操作方式（推荐方案）：根据配煤比例要求一台卸船机参与直通卸煤，一台斗轮机在煤场取煤，在#4皮带混配后上到煤仓。

5.5.4 煤场预混配煤

根据配煤要求，将两个煤种按照比例在煤场预混，预混后由一台斗轮机取煤上到煤仓。为了控制配煤比例的准确性，及时调整配煤方式，上煤时控制料位不超过10米。

5.5.5 同一煤仓分别上不同煤种

根据配煤要求，将两个煤种按照比例要求分别上到同一煤仓，以1米煤位50吨计算，如此反复，循环加仓，配煤比例高的煤种先上到煤仓内。为了控制配煤比例的准确性，及时调整配煤方式，单侧上煤时控制料位不低于8米。

5.5.6 随机组负荷调峰配煤

根据机组负荷要求，低负荷时少掺烧，高负荷时加大高硫煤掺烧力度，调整脱硫入口SO2含量达标，确保机组环保指标合格。

5.6加强人员培训，提高运行人员配煤掺烧水平

树立“价值思维，效益导向”理念，开展科学掺烧理论培训，结合往年配煤情况，查找存在的不足，制定应对措施，保证锅炉燃烧稳定，密切关注炉膛结焦情况，根据负荷及时炉内优化；对煤场管理人员进行理论知识、分堆存放、防止自燃、高低硫煤的配比培训，为实际掺配提供科学依据，同时在全面提升人员掺配技能和掺配积极性的基础上，每月开展配煤掺烧合格率评比活动，从综合热值、挥发分含量、烟气含硫量和影响电量四个方面进行考评。严格各种参数填报的准确性、及时性，确保掺配指标的有效性、入炉煤指标的稳定性，不断降低燃料成本。

六掺烧成果

2020年掺烧经济煤种86万吨，其中高硫煤33.5万吨、高内水煤15万吨、低灰熔点煤33.8万吨、本省煤3.9万吨，经济煤种掺烧量占比27%，通过掺烧经济为企业节约燃料成本约2590万元。

七配煤掺烧的重点

要确保掺烧效益最大化，就必须提供科学的掺烧方案，完善的基础数据，实时监测不同负荷下的工况，通过统计分析的数据来指导采购，从源头控制配煤工作，达到优化的循环过程，实现掺烧成效的总体目标。

7.1 安全性。

严格过程管理，强化技术措施，建立监督机制，全过程跟踪管理，及时发现掺烧过程中出现的异常情况，找出问题根源，落实整改措施，保证稳定燃烧。

7.2 技术性。

加强配煤掺烧试验工作，探索出不同煤种燃烧时，锅炉的煤层厚度、炉排速度、鼓引风量、各风室的配风等运行参数，并在此基础上试验摸索不同煤种的混烧、掺烧和配煤技术，达到了增效益、保安全、降排放的预期目标。

7.3 经济性。

充分发挥新电码头区位优势，采购高硫煤、低灰熔点煤等不适烧煤种时，应充分考虑其与内贸煤价差（30元/吨以上），重点是要加大有综合效益煤种的掺烧量。

7.4 均匀性。

受到煤场库容的限制，经济煤种不要集中到达，根据月度发电量、经济煤种库存情况均衡到达。考虑到低灰熔点煤（印尼煤、蒙煤）与高硫煤掺烧会出现结焦，要尽量做到低灰熔点煤种和高硫煤不能同时进厂，可以加大2.0%高硫煤的采购量。

7.5 合理性。

灰熔点在1200℃以上的煤种，用于掺配3.0%的高硫煤。同时在内贸煤方面，要少采购没有性价比的1.5%左右的中硫煤，以免影响高硫煤掺烧量。

7.6 环保性。

燃烧产物的排放指标如除灰、除尘、脱硫、脱硝等要符合环保政策的要求，这既是企业履行社会责任的体现，也是保证安全性和经济性的需要。

八结束语

综上所述，随着电力市场的不断市场化，发电企业的利润空间将会被不断压缩，如何降低燃料成本将成为火电厂的生存之本，配煤掺烧应以机组的设计参数为基础、机组性能试验为依据,建立配煤掺烧数学模型，根据工况和煤种的变化实时优化配煤掺烧方案，保证机组安全、环保、经济运行，通过深度配煤掺烧是缓解火电企业能源短缺，促进持续健康发展主要的创新创效方向之一。

参考文献

[1] 王铮.火电厂入炉煤掺烧管理系统的应用及探讨.北极星电力网,2016.5.16

[2] 王双童 杨希刚.基于燃煤机组安全环保的科学配煤掺烧．电力科技与环保,2018年05期

（来源：电力科技创新）