火电厂配煤掺烧分析研究

王志刚 王智 朱建国

摘 要：燃料成本是燃煤发电厂运行成本的重要组成部分。面对煤炭市场的不利形势，优化燃煤结构、科学合理地开展配煤掺烧工作，是应对市场变化、降低发电企业运行成本的重要举措。本文通过燃烧实验，探索配煤掺烧的最佳比例和效果，为今后发电企业降低燃料成本、提升盈利能力提供参考及依据。

关键词：火电厂；配煤；掺烧；成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.062

1 前言

某火电厂总装机容量为2×600MW，锅炉均采用哈锅生产的超临界直流锅炉。炉型采用单炉膛、一次再热、平衡通风、尾部双烟道、全钢架悬吊结构。燃烧器采用英国三井巴布克能源公司生产的旋流燃烧器，前后墙对称布置、对冲燃烧；锅炉前后墙各3层，每层布置5只。

电厂的设计煤种为义马烟煤，燃煤特性如下：收到基低位发热量（Qnet.ar）为20.22 MJ/kg；收到基灰分（Aar）为24.99%；空气干燥基挥发分为24.62%；灰熔点为 1400℃。 义马烟煤由于近几年标煤单价涨幅较大（目前约812元/t），导致电厂运行成本提高；燃料供应紧张，直接影响生产的安全稳定。为了保障电厂安全稳定运行，降低运行成本，需增加燃料来源。根据电厂的来煤特性、配煤设施和机组运行情况，进行合理的掺配。

2 煤质变化对锅炉运行的影响

若燃煤的发热量比设计煤种低，相同负荷下锅炉的实际耗煤量增加，导致磨煤机电耗增大，锅炉磨损加剧、检修周期缩短、维护工作增大、检修费用增加[1]。对于直吹式制粉系统，耗煤量增加导致一次风量增加，理论燃烧温度和炉内温度下降，煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃烬，造成机械不完全燃烧和排烟损失增大。同时，燃烧不稳定会导致助燃油成本提高。

若实际燃用煤种的挥发分比设计煤种低，会使炉膛火焰中心上移，排烟温度随之上升，排烟热量损失增大[2]，锅炉效率降低。

若实际燃用煤种的灰分比设计煤种高，煤粉进入炉膛后着火点会推迟，导致不完全燃烧损失增大。灰分增大也会降低燃料的燃烧程度 [3]，灰渣含碳量增加，导致灰渣热损失增加。燃用高灰分的劣质煤会加剧锅炉水冷壁的磨损，导致炉膛内积灰、结焦较严重，影响锅炉的稳定运行。同时，灰分提高会使实际耗煤量增加，导致输煤系统、制粉系统和除灰系统超负荷运行。燃煤灰分提高会使可磨性系数降低，制粉系统各设备的磨损量增大，电耗也随之增加。

若实际燃用煤種的水分比设计煤种高，会使炉膛燃烧温度降低，导致燃烧稳定性降低。同时，增加了输煤系统和制粉系统的堵煤风险，增加了运行维护工作量。

3 燃煤特性及配比实验

3.1 燃煤特性

根据煤源实际情况，确定用金华山蒲白、中能和方宏中煤3种煤进行掺配，找出最佳配煤比例。

金华山蒲白煤价格适中，煤源充足，应作为掺配的主要煤种。其特性是挥发性低、灰熔点高，在高负荷下可以顺利燃烧，且不易结焦；不易着火，低负荷时可能会导致锅炉燃烧不稳，锅炉效率下降。

中能煤价格高，发热量和挥发分高，燃尽性能好，锅炉效率高，低负荷时具有良好的稳燃性；灰熔点低，高负荷时易结焦。

方宏中煤价格低，发热量低，灰熔点高，挥发分高。其低负荷时可顺利燃烧且不易结焦，但不适合高负荷运行。

3.2 燃煤配比

不同煤种掺混后，其全水分、挥发分、灰熔点等指标必须接近设计值，才能满足锅炉燃烧的要求，保证锅炉效率接近设计值。以此为原则，通过对不同配比的燃料进行特性实验分析，得出了3种配比的各项指标接近设计值，具体比例如下：

（1）配煤一：60%金华山蒲白煤+20%的中能煤+20%方宏中煤。

（2）配煤二：50%金华山蒲白煤+20%的中能煤+30%方宏中煤。

（3）配煤三：40%金华山蒲白煤+20%的中能煤+40%方宏中煤。

3.3 配煤燃烧实验

选择运行工况良好的#2锅炉作为实验平台，以降低设备缺陷对锅炉效率的影响。实验结果数据见表1：

3.4 实验结果分析

（1）入炉煤低位热值分析：配煤一为19kJ/g，配煤二为18.47kJ/g，配煤三为17.94kJ/g。随着发热量的降低，锅炉所配的风机和磨煤机的电耗随之增加，影响煤耗约0.49g/（kW.h）。

（2）入炉煤挥发分分析：配煤一为24.39%，配煤二为22.89%，配煤三为21.40%，高低相差2.99%。

（3）入炉煤的灰分分析：配煤一为29.87%，配煤二为31.14%，配煤三为32.24%，高低相差2.34%。

（4）入炉煤的全水分分析：配煤一为8.12%，配煤二为8.86%，配煤三为9.60%，高低相差1.48%。

（5）入炉煤的排烟温度分析：配煤一为0.52%，配煤二为0.64%，配煤三为0.93%，高低相差0.41%。

（6）入炉煤的飞灰可燃物分析：配煤一为0.71%，配煤二为0.89%，配煤三为93%，高低相差0.22%。

（7）入炉煤的炉渣可燃物分析：配煤一为0.67%，配煤二为0.75%，配煤三为1.28%，高低相差0.61%。

（8）锅炉效率分析：配煤一锅炉效率最高（93.52%），其次是配煤二（93.41%），配煤三最低（93.05%）。高低相差0.47%，影响煤耗约1.69g/（kW.h）。

由实验结果可知：3种配煤的低位发热量、挥发分、灰分、水分均在锅炉允许范围内。无论燃烧哪种配煤，锅炉和除灰系统均能安全稳定的运行。随着方宏中煤的比例增加，锅炉效率有所下降，厂用电量有所增加，但变化幅度不大，远比不上标煤单价下降幅度。其中配煤三的单价（732.2元）下降幅度最大，比设计煤种单价（811元）下降了78.8元，下降幅度为9.7%。

综上所述，以上3种配煤掺烧方式均优于单独燃用设计煤种，因此可加大这3种煤的进煤量，通过合理掺配，既保证锅炉安全运行，同时又能有效降低燃料成本，提高企业盈利能力。

4 结语

综上所述，配煤掺烧方式可满足机组稳定运行的要求，且经济性优于单独燃用设计煤种。掺烧方式可实现劣质煤的合理利用，提高锅炉燃料的适应范围。因此，增加相关煤种的采购量，通过合理比例地掺混，使燃料既可保证机组安全稳定运行，又能降低运行成本（主要是燃料成本），提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]郝润田，查五宁，张玄.锅炉配煤掺烧技术管理及效益分析[J].发电设备，2014（05）：14-16.

[2]李玉华.600MW机组锅炉配煤掺烧及燃烧调整[J].科技创新导报，2013（16）：29-32.

[3]李青，公维平.火力发电厂节能和指标管理技术[M].北京：水利电力出版社，2009.

作者简介：王志刚（1981-），男，吉林蛟河人，本科，工程师，从事火力发电厂运营及管理工作。