火电厂配煤掺烧运行管理及技术措施

崔余平

(阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城 048102)

某电厂一期工程装机容量为6×350 MW，二期工程装机容量为2×600 MW，锅炉设计燃煤为无烟煤，采用专厂、专线、专供的方式直接向某省送电。该厂现为某省电网的主力电厂。

电厂的交通运输条件为：铁路专用线包括整个工业站和电厂安装线，专用线与新建成的某铁路线上的某站接轨，总长约21 km；厂外公路从厂区固定端引接到某公路，为进厂主干道，从扩建端引接到某公路，为进厂次干道。实际生产中汽车来煤量远远超出其设计量。

1 配煤掺烧应考虑的煤质特性指标

1.1 煤的燃烧特性

配煤掺烧的首要原则是保证煤种掺烧过程中的燃烧性能，即保证混煤在锅炉内的燃烧稳定性。煤种的燃烧特性主要是着火性能和燃烬性能，影响燃烧特性的最主要指标为发热量、挥发分和水分。

1.1.1 发热量

发热量表征了煤炭作为燃料使用的价值，是煤炭最重要的性能指标。在机组运行时，煤炭的发热量还是锅炉热平衡、配煤掺烧及负荷调节的主要依据。发热量过高会使锅炉燃烧器区域水冷壁结焦趋势增强，对煤粉在炉内的燃烬性不利，且易引起炉膛内热负荷增加，从而影响到锅炉的安全运行；而发热量过低则会增加制粉系统的运行压力，并可能使锅炉无法满足满负荷运行的需要。根据锅炉设计煤种指标并结合常用煤种的实际情况，该厂各锅炉(非专门说明时特指一期6台机组，下同)配煤掺烧时，低位发热量加权平均值一般应控制在18 900～23 100 kJ/kg。

1.1.2 挥发分

煤的挥发分是表征煤燃烧特性的重要指标之一，它的高低直接影响到着火稳定性、着火速度和燃烧产物的火焰形状。煤中挥发分的多少与煤种有关。一般来说，挥发分的数量随煤的碳化程度的加深而减少，混煤的挥发分亦可由各组成煤的算术比测算确定。煤种挥发分过低时，燃烧的稳定性和燃烬性相对较差，尤其是低负荷稳燃比较困难；煤种挥发分过高时，不仅着火距离缩短，对燃烧器和制粉系统的安全运行构成威胁，而且会因燃烧中心区域温度过高而导致该区域四周水冷壁结渣。该厂各锅炉配煤掺烧时，挥发分加权平均值Vad一般应控制在10 %以下。着火及燃烬性能差别较大的煤种不宜掺配，否则会发生“抢风”现象，造成锅炉飞灰含炭量升高，甚至发生燃烧不稳定。

1.1.3 水分

水分是煤的固有成分，它的存在使煤中可燃物质含量相对减少。在燃烧过程中，水分含量过高，会使煤着火困难，影响燃烧速度，从而降低炉膛温度，增加化学和机械不完全燃烧热损失，同时增加引风机的能耗。另外，水分过高还容易导致输煤系统阻塞、制粉系统出力下降等一系列问题。

1.2 煤的可磨性

煤的可磨性系数是煤炭的一项特性指标，表征煤炭被磨制成粉的难易程度。煤种的可磨性直接影响制粉系统的运行状况。该厂各锅炉均配置了中速磨煤机直吹式制粉系统，由于制粉系统的余量不足，一次风量普遍偏高，当煤种的可磨性较差时，制粉系统的出力将受到严重影响，性能明显恶化。在配煤掺烧时，哈氏可磨系数HGI加权平均值宜控制在45以上。

1.3 污染物排放特性

配煤掺烧对污染物排放的影响主要考虑烟尘、二氧化硫和氮氧化物。由于该厂锅炉电除尘效率较高，常用煤种配煤掺烧时，都能达到99.7 %以上的除尘效率。如果煤灰的比电阻过高将会影响电除尘的效率，其加权平均值一般应控制在1×1012Ω·cm以下。

二氧化硫排放主要与煤种的含硫量相关，在未投脱硫设备情况下，掺烧配煤的加权平均含硫量应小于1.0 %；在脱硫设备投运情况下应小于2.0 %。

氮氧化物排放与煤种的挥发分和含氮量相关，挥发分高而含氮量低的煤种，氮氧化物排放相对较低，应在配煤掺烧中适当考虑。控制氮氧化物排放的手段主要是采用低氮燃烧技术和尾部脱硝。

2 配煤掺烧管理

针对公司燃用煤种复杂、锅炉的煤种适应性相对较差的实际情况，为把公司的配煤掺烧经验不断积累固化，保障锅炉安全稳定经济运行，公司制定了合理的配煤掺烧运行管理办法，以便指导实际配煤工作，避免盲目性。

2.1 煤的质量验收与进煤计划

为确保到厂煤质符合机组燃烧要求，防止劣质煤进厂，要从源头上严格实施监督。首先，要求供煤单位提供煤质化验数据，以提前了解来煤质量是否符合本厂的要求，并作为是否卸入煤沟的条件；其次，利用磅房新安装的2套汽车采样机对每一辆汽车来煤进行现场采样，对于火车来煤，每一节车皮都要人工采样，目的是为了提高煤样代表性。

燃料部每天都要有进煤计划，并提前一天列出。此计划中要详细列出每个煤源矿点日进煤计划量，且要附上煤种的热值与含硫量。进煤计划还要以表格文档方式输入电厂计算机MIS系统，并告知输煤专业认真浏览，以便于开展工作。

2.2 输煤管理

2.2.1 煤场管理

该电厂输煤系统煤场分为东西走向的北、中、南三大煤场，南、北煤场采用回转分层定点堆料工艺，中煤场采用走行分层连续堆料的工艺。推煤机司机进行整平压实操作。

采用了煤场分质分堆的办法，即南北煤场堆放热值高、硫分低的煤种，中煤场堆放热值低、硫分高的煤种。为了适应来煤复杂多变的特性，将各个煤场从东到西分成13个区，对于特别的煤种，按区堆放并在运行日志上标注。

2.2.2 卸煤沟进行分类卸车

输煤A/B系统的汽车卸煤沟都是18跨，为了混配煤需要，将其分成东西各9跨2个卸煤区域。根据煤质信息，将入厂煤按热值和含硫量分类卸车。混煤时，同一条皮带上的2台叶轮给煤机同时运行，根据每天的配煤方案以适当的转速把多种不同煤质的煤叠加到同一条皮带上。由于叶轮给煤机采用变频控制，可精确调整出力，这样就从根本上保证了混配工艺的精确性。火车卸下的煤也是通过同一条皮带上的2台叶轮给煤机同时运行的方式进行混配。

汽车卸煤沟的煤也可以和火车卸煤沟的煤进行精确混配。汽车、火车卸煤沟的煤还可以和煤场的煤进行混配。但斗轮机是人工操作的，因此要不断地提高斗轮机司机的操作水平。

无论是上煤还是堆煤，只要有混煤要求，都必须通过煤沟下的叶轮给煤机进行混配。

2.3 配煤掺烧运行管理

2.3.1 配煤指令下达

输煤运行主管根据部门要求的混煤煤质加权指标及煤场存煤与燃料进煤的状况，制订混煤掺配方案，将配煤指令及时录入运行管理系统，并将配煤指令告知各主值。输煤主值根据主管的配煤指令上煤，当有特殊情况时，应及时与值长联系，禁止自行变更取煤地点和煤种。对指令执行情况，应有台账记录。遇到节假日，主管必须根据煤场存煤情况，详细制定锅炉用煤掺配方案。

2.3.2 配煤掺烧现场管理

锅炉专工要及时掌握各台锅炉的燃烧工况，根据锅炉运行中出现的新情况及时调整配煤掺烧方式，并把信息及时反馈给相关部门。

运行各值要掌握管辖范围内的锅炉燃用煤种状况，合理配风，防止锅炉缺氧燃烧；根据炉内结渣状况及运行参数合理安排锅炉吹灰器的投运，督促指导巡检人员做好炉膛的观焦，有异常情况时要亲自到现场确认，采取必要的控制措施。

在煤种更换、锅炉燃烧调整试验或特殊运行工况时，尤其要保证燃烧组织的合理性和炉膛受热面的吹灰频度，以便控制炉膛的结焦状况。

2.4 煤质指标分析

(1)环保技术部要将每天的入炉煤样通过输煤皮带的自动采样装置采集后取走。

(2)对于化验煤样，需在24 h内提供煤质分析报告。对入炉煤，每班要做一次工业分析，分析数据输入电厂计算机MIS系统。

(3)环保技术部对煤质指标分析工作的准确性负责。

2.5 高挥发分烟煤掺烧技术措施

由于公司锅炉设计煤种为无烟煤，挥发分较低（收到基挥发分为5.36 %），因此锅炉制粉系统未设置防爆系统，只设计了一套磨煤机蒸汽惰化系统。随着公司逐渐开拓区外来煤的市场，入厂高挥发分煤的数量逐渐增加。为保证锅炉安全运行，必须将区外高挥发分煤与本地区低挥发分煤按照一定比例掺配试烧。

公司制定了掺配高挥发分煤的安全措施，主要是为了控制烟煤掺配的均匀性，入炉前要与无烟煤充分混合，严禁出现烟煤集中在某区域或时断时续的现象。

制粉系统的安全性是这种掺烧方案需关注的重点。由于所掺烟煤特性已经接近褐煤，其爆炸自燃特性很强，特别是在启停制粉系统及制粉系统检修时更加危险，所以要引起警惕。

2.5.1 制粉系统自燃及爆炸的现象

(1)人孔、密封环处发现有火星。

(2)自燃处的外壳温度异常升高。

(3)磨煤机出口温度异常升高。

(4)爆炸时有响声，从不严密处向外冒烟，炉内负压变正，火焰发暗，严重时可能灭火。

2.5.2 制粉系统自燃及爆炸的原因

(1)制粉系统内积煤与积粉。

(2)磨煤机出口温度过高。

(3)制粉系统检修时有外来火源。

2.5.3 制粉系统自燃及爆炸的预防措施

(1)运行中磨煤机出口温度暂定保持在93 ℃以下，如出现给煤机断煤等异常工况，要及时将磨煤机出口温度降低，不得超过100 ℃。

(2)停磨煤机时，如工作需要不需走空的，要提前将磨煤机出口温度降至75 ℃以下，同时将料位降至100 Pa以下，给煤机停运后立即停磨煤机，防止磨煤机出口温度反弹。如果停运时间在1天以上或因工作需要走空磨煤机时，停运给煤机后，磨煤机出口温度要上升，这时要将一次风量降至25 000 kg/h，并全开冷风挡板，全关热风挡板吹扫20 min后停磨，同时也要求给煤机走空。

(3)停磨后严密监视磨煤机出口温度应逐渐降低，不应出现温度不降或上升的现象，否则应立即投入惰化蒸汽系统。停磨后要保持4个BSO(燃烧器关断挡板)开启并且投入密封风。如有检修需要，可以关闭密封风，但4个BSO要开启。有动火检修工作时除测量粉尘浓度合格外，还要检查确保工作地点没有积粉。停磨后要监视磨煤机入口温度在150 ℃以下，否则开启冷风挡板降温。

(4)空磨启动时，要控制入口温度在150 ℃以下，如果磨煤机温度还比较高，则只开冷风挡板启磨。启动给煤机前，磨煤机出口温度严禁超过70 ℃。如果未启给煤机时，磨煤机出口温度已经超过70 ℃，则要先通冷风冷却，或者等磨煤机自然冷却后再启动。非空磨启动时，先通小流量的冷风，启动后再将冷热风挡板投自动。

(5)启停磨煤机时，一次风流量严禁低于18 000 kg/h，防止一次风低流速使煤粉沉积在磨煤机出口管路中。

(6)启动磨煤机时严禁用热风暖磨。

(7)加强巡检，特别对制粉系统漏粉要严加防范，发现漏点及时处理，积粉要清理干净。

(8)磨煤机停运后，如磨内没有走空，应每隔2 h测一次筒体温度及分离器人孔门处的温度，发现温度上升应及时汇报处理。

(9)有计划的长时间停磨时，要控制原煤仓煤位不能太高，必要时减少烟煤掺配比例。如果煤位没来得及控制，输煤专业要经常性地检查原煤仓，集控人员要检查给煤机上闸板处的温度。

2.5.4 制粉系统自燃及爆炸的处理

(1)如果制粉系统外部着火，应立即通知消防队和维护部门，用灭火装置灭火。

(2)制粉系统内部着火后，应停运磨煤机，切断一次风及密封风，保持BSO开启，投入磨煤机惰化蒸汽系统。

(3)应熟悉磨煤机惰化系统，经充分疏水后再投入。

(4)在没有确认煤粉着火已经全部熄灭时，严禁启动磨煤机。

3 结束语

由于不同煤种的组成及特性不同，掺烧时不同煤质的煤粒在燃烧过程中会相互影响，相互制约。因此，若混煤配制合理则能发挥不同煤种各自的优越性，取长补短，给燃烧设备的安全性和经济性带来良好影响；若混煤配制不当则会造成燃烧设备运行水平下降、着火困难、燃烧不稳定、效率降低、结渣积灰加剧、污染物排放量增加等问题，甚至造成停炉事故。因此，进行配煤掺烧特性的试验研究和有效的数据分析能够提高煤炭尤其是劣质煤的利用率，节约煤炭资源。根据资料显示，一般情况下，通过配煤掺烧，可以降低发电标准煤耗3～6 g/kW·h。显然，配煤掺烧带来的经济效益是非常显著和巨大的，可以最大限度地降低发电成本。

在参照其他电厂配煤掺烧经验的基础上，电厂经过近3年的配煤掺烧实践，从卸、储、配、上到采制化验分析方面也积累了相当成功的经验，管理上方法简单，适应性强，收效显著。