配煤掺烧技术保证措施及应用分析

兰保国 孟庆阳

（华能左权煤电有限责任公司，山西 晋中032600）

0 引言

近些年，国内电力需求日益增加，火力发电厂的煤炭使用量也同样如此，以山西省为首的煤炭大省，电厂电煤库的储煤量远远低于警戒线，甚至部分火力发电厂因为煤炭储备不足而待机。再加上发电方式的多元化发展，电煤资源供需旧有平衡被打破，导致电煤质量参差不齐，加大了入炉煤质的控制难度，致使设备缺陷频繁出现。因此对此项课题进行研究，意义十分重大。

1 配煤掺烧对锅炉运行的影响

现阶段，我国煤炭开采和存储现状不容乐观，2016年中国煤炭行业市场现状如图1所示。在此背景下，热电厂需要采用配煤掺烧技术，节省燃煤的用量，但煤质变化对锅炉运行所造成的影响，具有多元化的特点，可以对燃煤燃烧和着火性能进行反映的指标有许多种，主要包括常规特性指标和非常规的实验室指标，且每种指标还包括诸多小指标，其中常规特性指标由挥发性、水含量、灰含量、热能等构成；而实验室指标是通过实验所获得的指标，分别为熄灭温度、反映指数、可燃性能等，对锅炉运行会产生直接影响的指标主要是常规特性指标。

图1 中国煤炭市场行业市场现状

通常情况下，锅炉用煤最好选择与设计煤种相类似的亦可，这是确保燃烧效率和锅炉运行质量的关键。但就实际情况而言，电煤资源旧有供需平衡被打破，发电企业电煤供应呈现出多元化的发展趋势，导致电煤质量波动幅度增加，无法从根本上控制入炉煤的质量，使锅炉稳定燃烧和运行安全遭受了严重的威胁，主要表现在以下方面：

（1）出力受限：煤质的改变，会导致火电机组部分设备负荷运行性能受到不利影响，锅炉出力也会因此而受限。比如：煤内灰成分在变化之后，煤结渣性和积灰性会显著增加，炉膛结渣和受热面积灰现象会同步发生。煤的水分和可磨性发生改变后，会导致磨煤机的出力性能下降，与额定出力间的差距增加，并且灰分的增加，还会对除尘效果造成不利的影响。总而言之，煤质一旦下降，必然会导致机组各设备的运行性能下降，其中机组出力性能下降最为显著。锅炉燃烧不稳定、带不上负荷、锅炉灭火问题也会相伴而生[1]。

（2）煤质下降会导致耗煤量和用电率增加。通过上述分析可知，火电厂的燃煤机组在使用设计煤种时，方能确保燃烧效率，而劣质煤的使用，会导致锅炉燃烧稳定性能下降，一部分热量会无效流失。随着排烟温度和燃烧过剩空气的不断增加，排烟热损失会因此而增加，锅炉效率会呈现出下滑的趋势，发电用煤量会上升。再加上使用劣质煤的同时，还要借助投油，起到助燃的效果，发电成本会进一步增加。与高质量的煤炭相比，由于劣质煤的煤灰分占比较高，因此其发热量极为低下，想要让锅炉温度与设计温度相符，必须使用更多的煤炭，在提高用煤成本的同时，其他设备处理煤渣的耗电量也随之上升。试验结果表明，与高质量的煤炭相比，劣质煤炭的发热量每下降1 MJ/kg，电厂耗电量就会提升5‰。

（3）煤质劣质会影响设备的可靠性。如果劣质煤在燃煤中所占的比重过高，会影响燃烧性能，容易诱发锅炉燃烧不稳和灭火等方面的问题。再加上灰分过高，还会使锅炉受热面出现延迟反应，促使炉膛火中心向上方移动，过热器和再热器的温度会因此而上升，如果不及时解决，这些设备会在高温的影响下而损坏。

2 配煤掺烧技术保证措施及应用

2.1 配煤掺烧技术措施

某热电公司所使用的煤炭主要为山西贫煤和义马煤，其中义马煤为烟煤，具有非常高的灰分和挥发份，发热量不高，但价格却并不便宜；而山西贫煤则具有良好的发热性能，且挥发份偏低，价格相较低廉。电力公司在尚未应用配煤燃烧技术之前，所采用的配煤比例相同，具体为3:7。简言之，就是山西贫煤占比为70%，而义马煤占比为30%，但试验结果表明，在机组高负荷运行阶段，全部使用山西贫煤可以取得良好的效果。但在夜间低负荷运行阶段，需要增加义马煤的掺加量，通过这种调整措施，使原煤中挥发份的比例增加，在保护锅炉运行质量方面，可以发挥重要的作用。在此背景下，技术人员开展了燃烧试验，为配煤燃烧技术保证措施的制定，提供了技术方面的支持。

为满足自身的用煤需求，并节省发电成本，热电公司将市场采购煤质变化情况作为依据，结合采购经验，制定了一套完备的配煤掺烧技术保证措施。在保证措施中对燃烧管理的重要性进行了重申，认为燃烧管理是配煤掺烧技术的重要因素。需要电厂加强燃煤进厂前后的管理，尤其是在燃煤进厂后，需要通过化验的方式，对燃煤的各项性能指标进行明确，确保燃煤质量与要求相符，避免掺假现象的出现。化验结果表明，相同煤种在化验结果上依然存在差距，具体表现在热量的高低方面，各项指标也有所不同，需要将化验结果作为依据，对入厂煤种特性进行把握，并在此基础上采取有效的掺配方案。自煤炭运输车辆出发之时，火电厂就应掌握运输车的类型和数量，并确定燃煤的产地和来源，为燃煤卸车创造有利的条件，确保不同煤种在卸车后被及时存储到合适的煤罐之中，以促进后续配煤效率的提升。结合燃煤特性、机组实际运行性能、锅炉燃烧方式等情况，确定最佳的配煤组合和掺烧比例[2]。

热电厂燃料管理部门，每天早晨都会向生产部门和值长室反馈储煤罐实际情况，在获取信息后，由值长室将当天负荷作为依据，对用煤情况进行准确预测，并在此基础上，对配煤比例进行科学调整，从而在不影响煤炭燃烧的基础上，保证机组的运行安全。在机组日常运行过程中，机组运行负荷在不同时段的变化极为显著，存在高峰和低谷，其中早上和傍晚是用电的高峰，故机组在这段时间的运行负荷较大，而夜间机组的负荷则相对偏低，仅为正常负荷的50%。有鉴于此，热电厂在机组运行过程中，所采取的配煤方法为分天分时段的配煤，夜晚10 h-次日2 h，在原有配煤比重的基础上，适当增加义马煤所占的比重，通过这种技术措施，使夜间低负荷燃烧的需求得到满足。其他时段则控制义马煤的使用比重，促使机组保持高负荷的运行状态。实践结果表明，这种保证措施的使用，使义马煤用量节省了40%左右。

2.2 检修技术措施

热电厂工作人员在经过试验和总结后，制定了完备的检修技术措施，简言之，就是基于不同煤质的具体情况，对锅炉燃烧进行科学合理的调整，具体表现在以下方面：

（1）运行人员在接收配煤比例变化的消息后，需要将煤质变化作为依据，对机组运行方式进行调整，如果挥发份比降低，需应用集中配风的方式，使一次风速得到控制，通过这种技术措施，使磨煤机出口温度上升，以此来确保燃烧性能的稳定。

（2）在煤质下降因素的影响下，锅炉设备磨损程度进一步增加，针对这种情况，热电厂落实了轮换检修制度，在规定时间内维护单套设备，使设备可用率提升。在停机维护阶段，重点进行四管防磨检查，在发现缺陷部位后及时更换，并采取保护措施，通过检修技术措施的落实，热电厂在两年内并未发生机组设备故障问题。

3 结论

综上所述，在煤炭资源供给量下滑且价格上涨的背景下，火电厂配煤掺烧的重要性不言而喻，为保证机组燃烧效率和运行安全，需要针对配煤掺烧的常见问题，制定有针对性的技术措施。只有这样，才能发挥配煤掺烧技术的真正作用。