电厂机组混配煤配比优化与安全管理

文/李卫国

火电厂燃煤采用非设计煤种越来越多，如何合理选用混配煤是降低电厂生产成本、确保机组安全运行的一个重要环节。本文介绍混配煤工作安全管理方法，经过验证表明，对机组的安全运行等起到了积极的作用

煤，占火力发电成本的70%，并要求其热量高、燃烧尽、灰份及灰渣少，才能够有效利用热量，这是发电企业对煤炭质量的理想要求。但由于我国电力工业发展与燃料供应不适应，实际供应的煤种与设计煤种不符，造成锅炉效率下降，发电煤耗增大，浪费惊人，锅炉燃烧不稳定，不能满发，影响供电安全，若处置不当，严重情况下可能发生火灾、爆炸等，造成安全生产事故。

本文根据多年的电厂运行实践经验，分析了混配煤的实际应用条件，确定了优化选型，将不同类别、不同质量的单种煤按不同比例混合，按电厂锅炉设计煤质的主要指标、挥发份、发热量、灰分、硫份、灰熔融性等指标实现了多种煤的混配应用，实现了不理想供煤通过人工调剂处理后趋于理想的要求，为锅炉安全、稳定运行创造条件。

混配煤质量对机组安全运行的影响

根据电厂多年实际生产过程中的基本经验数据，发现混配煤的混配质量对机组安全运行具有重要的影响，主要包括以下5个方面：

热值的影响

混配煤热值出现偏差，热值偏低时造成磨煤机下煤量大、排渣量大、锅炉燃烧不稳定，不能满负荷运行。对于输煤系统，如锅炉负荷不变，当煤的发热量降低，则煤耗增大，输煤系统的负担加重，输煤设备使用强度增大，设备稳定性和可靠性随之降低，火灾等事故风险也随着上升。

灰分的影响

灰分含量高会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。煤的灰分产率越高，排灰量越大，热效低，受热面沾污严重。对于输煤系统，煤的灰分越高，固定碳就越少，发热量也就越低。由于灰分的比重大约是可燃质比重的两倍，输送同体积的煤量，会使输煤设备超负荷运行，造成输煤系统设备磨损增加，事故率增加。

粘度偏差的影响

混配煤粘度大会造成原煤仓仓壁粘煤、煤仓棚煤、给煤机断煤跳磨，机组被迫甩负荷，严重者会发生机组停机事故。从国内外大停电事故经验来看，即使少量机组事故离线也有可能造成整个电网的瘫痪。同时，大面积停电也会发生各类次生、衍生灾害，如交通事故。

硫值的影响

入厂来煤煤种不同，硫份含量不同，同一种煤含硫量也不同。混配硫值偏高，脱硫系统负荷增大，导致烟气二氧化硫排放超标，影响环境保护。

灰熔点的影响

科学、合理的灰熔点混配是保证锅炉稳定燃烧的前提，灰熔点偏低会造成炉膛大面积结焦，甚至会发生锅炉灭火，如若处理不当，可能发生炉膛爆燃或爆炸等不安全事故。

混配煤的优化配比研究

混配煤的设计指标

以不同锅炉形式为例，电厂一期锅炉型式为亚临界压力、一次中间再热、单炉膛、强迫循环、平衡通风、固态排渣的汽包型燃煤锅炉，二期锅炉是意大利TOSI厂制造的亚临界、强迫循环、辐射中间再热、平衡通风、四角切圆燃烧、半直吹式双进双出钢球磨煤机制粉系统燃煤汽包锅炉。锅炉的设计煤种为高挥发分烟煤，对主要指标进行了论证分析，提出了主要指标如下表所示：

表 主要设计指标和实际应用的混配煤能达到的指标

混配煤的选配优化

在实际运行过程中，锅炉燃烧采用了神华神东煤炭集团公司煤，主要分为神混煤和石炭煤。神混煤具有低灰、低硫，中高发热量易燃等特点，并且此种煤灰熔点低，内在水分高，堆放时易自燃，不易长期存放，个别神混煤也有高硫煤种；石炭煤具有热值偏低、灰分较大的特点，同时有较高的灰熔点，在结渣性方面有更大的优越性，同时个别石炭煤也有高硫煤种。为降低发电成本和保证设备安全运行，采取混配煤措施。实践证明：石炭煤燃烧性能虽略低于神华煤，但两种煤掺烧在燃烧性能方面不会有太大的变化，但在降低发电成本及锅炉结渣趋势方面有积极作用。降低锅炉结渣可以有效降低水冷壁爆破、过热器超温或爆管、锅炉灭火等事故风险。

一项重要的工作是，根据来煤情况，对比煤场存煤，实时调整混配煤方案，在保证锅炉用煤安全的前提下，尽量遵守取旧存新，取热存凉，先存先取、后存后取的原则，进行合理安全地调运、卸煤、存煤和上煤工作，设定了混配煤的选配优化原则：

（1）混配煤工作必须保证煤场工作安全，保证输煤和锅炉运行安全；

（2）入炉煤煤质必须满足机组负荷要求；

（3）入炉煤煤质尽量保证低硫份、低灰分、低水分，尽量降低脱硫运行压力，降低厂用电，提高锅炉效率；

（4）混配煤时不能影响翻车效率；

（5）混配煤时，根据锅炉负荷、脱硫系统运行情况，煤场存煤情况、来煤计划，以及实际运行需要进行实时调整。

最终通过精心混配煤和实际运行的结果，不断优化调整比例，提出了实际混配燃煤指标如表1所示，使燃煤品质基本达到锅炉用煤指标，同时也满足调度负荷变化的需要、实现机组安全运行。

从安全角度来看，通过配煤掺烧，近几年没有出现掉大焦块、硬焦的现象，保证了锅炉燃烧稳定性，提高了锅炉抗干扰能力，锅炉灭火次数显著降低。未发生锅炉水冷壁受热面大面积结焦事故，避免结焦造成的炉底除渣系统的损坏和锅炉降出力事故的发生，也没有出现因为煤质差影响机组带负荷。

混配煤工作安全管理

按烟煤存储标准进行储煤场神混煤的管理，设立神混煤存储台账，详细记录储煤和上煤时间、位置、数量等信息。定期对储煤场的煤进行翻烧，做到清场彻底，不留边角陈煤。

煤场管理员应定期对煤场进行一次温度测试。在气温较高的季节，增加测温次数，并作好记录。如煤堆温度超过60℃，应及时组织喷淋，如煤堆温度超过80℃，必须及时进行翻烧。

发现储煤场煤有局部自燃现象时，要采取灭火措施，灭火后要用轮斗机挖出，并投入水喷淋灭火。煤场局部自燃时，严禁采取向煤场大量浇水的灭火方法处理自燃的煤。

上煤时要加强对原煤中携带易燃易爆杂物的监视，如木材、油脂等，尽可能将原煤中携带易燃易爆杂物清除掉。

坚决杜绝输煤段内火险事件。加强输煤段、转运站等处的巡视检查，发现堵煤、积煤、积粉必须及时清理，确保每班至少进行一次彻底清扫。