高寒地区火力发电厂冬季配煤掺烧探索

摘要：科学有效开展好配煤掺烧工作，是火力发电厂降低运营成本，提升盈利能力的有效途径。而高寒地区冬季配煤掺烧难度较大，本文以大唐双鸭山热电有限公司配煤掺烧工作开展情况为例，论述高寒地区火力发电厂深度配煤掺烧工作开展需关注的重点工作。

关键词：火电厂;配煤掺烧;高寒地区

前言

火力发电厂的燃料成本约占电厂总成本的50%-75%，在国家供给侧结构性改革持续推进，煤炭价格持续走高的背景下，如何科学有效开展好配煤掺烧工作，是火力发电厂降低运营成本，提升盈利能力的有效途径。配煤掺烧工作在受区域煤种、锅炉及环保设施设计因素限制的同时，电厂所在区域的气候条件也对配煤掺烧工作产生较大影响，尤其是东北高寒地区冬季配煤掺烧受气候影响极大，本文将以大唐双鸭山热电有限公司（以下简称双鸭山热电公司）配煤掺烧工作开展情况为例，论述高寒地区火力发电厂深度配煤掺烧工作开展需关注的重点工作。

双鸭山热电公司位于黑龙江省东北部的双鸭山市，该地区全年平均气温4.5℃，最低气温-37.5℃，采暖期达212天。该公司燃用煤种全部为双鸭山地区所产烟煤，机组设计煤种低位发热量为5030大卡，校核煤种为4750大卡，实际入炉主烧煤种为4000大卡左右的烟煤，掺烧煤种为3000大卡左右的煤泥，全年入炉煤加权热值约3800大卡。由于电厂所在地区为高寒地区，全年长期处于冰雪严寒期，且入炉煤种偏离设计较多，冬季配煤掺烧工作难度较大。

1 冬季配煤掺烧面临挑战

1.1 输煤及制粉系统堵塞问题

双鸭山热电公司设计煤种全水分为8%，而实际入炉主烧煤种全水分为8-10%，掺烧煤种全水分更是达到13%左右。水分超标一直以来都是影响配煤掺烧的重要因素，冬季更是如此，双鸭山地区冬季气温长期低于-20℃，煤泥等水分偏高煤种在室外形成冻块，进入输煤系统后由于环境温度的突变，冻块吸热融化，煤中外水蒸发，逐渐将冻块周边其他煤种温度降低，粘滞性增强，如在系统中长期存放，将逐渐形成大块的冻层，在卸煤沟或原煤斗形成大范围的堵塞，俗称“缓冻梨”现象。“缓冻梨”现象是影响冬季配煤掺烧，造成长期堵断煤的最主要因素。

1.2 煤场冻层问题

受冬季高寒气候影响，经历12月至次年2月的深寒期，煤场存煤表面会形成厚度达1米以上的冻层，该冻层在自然条件下需要5月下旬才能全部融化，降低了春季可用煤种数量。此外，由于冻层的存在，给冬季取煤作业带来了严重的影响，大幅度增加了机车和取煤设备的故障率。

2 主要探索和实践

针对冬季配煤掺烧面临的“缓冻梨”和煤场冻层增加问题，双鸭山热电公司经过多年的探索与实践，以优化运行为主，逐步找出一条提升冬季配煤掺烧能力，降低安全风险的有效方法。

2.1 优化煤场布局

2.1.1 在规划煤场布局上要以同类煤种集中存放为原则

煤炭在堆放过程中，煤中碳分子和周围氧分子会发生缓慢的氧化，这是一个放热过程，导致煤垛存煤温度较高。该现象对褐煤等挥发分高的煤种来讲提升了自燃风险，而烟煤的自燃风险不高，从冬季配煤掺烧角度来讲还提升了煤垛存煤温度，有利于掺烧。所以在冬储煤过程重要合理布局，在做到不同煤种分别存放的同时，要注意存放煤种不宜区分过细，应将指标相近煤种归类集中存放，尽量组成10万吨以上的较大型煤垛。大型煤垛的优点是存煤集中，破除外部冻层后，内部燃煤温度均能保证20℃以上，大大提升了冬季可用煤种数量。

2.1.2 要结合实际情况科学进行煤垛封闭工作

冬季存煤一项重要问题是冻块较多，以双鸭山热电公司为例，冬季最大库存一般为35万吨左右，在未封垛的自然条件下，每年春季冻块量可达3万吨以上，即产生了近10%的冻块。2016年冬季，该公司采取劣质煤松散封垛的形式，次年的春季冻块数量下降至几百吨，大幅度提升了春季可用煤种数量。具体封垛形式为：冬储煤组垛时要用机车层层压实，确保煤垛存煤紧密，当存煤末期要在预期煤垛高度基础上预留1米的空间，有针对性的采购一定数量低热值、低水分的劣质煤，在垛顶松散存放，保证卸煤后原状即可，不必使用机车进行推平作业。封垛煤种选用低热值煤种，目的是降低存煤过程中损失;选用低水分煤种，目的是减少外水从而阻止冬季冻层的形成条件;松散布置，目的是降低冻层的强度，以实现在取煤过程中冻块自然破碎。

2.1.3 要重点关注冻煤对取煤设备的影响

双鸭山热电公司将斗轮机作为掺烧煤种的取煤方式，由于斗轮机取煤力度及强度较差，在冻块较多区域取煤时，斗轮机经常发生因冻块造成的设备故障问题，甚至发生过多次斗轮机滚圈脱轨事件。为避免此类事件发生，双鸭山热电公司对存煤方式进行了优化，采取阶梯型堆料方式，即将斗轮机取煤断面修整成三个“阶梯”，掺烧煤种采取“随来随烧”方式，在堆煤作业时倒运车辆在垛顶用松散堆料的方式将阶梯填满，取煤时白天视线好时取下部散煤，夜间视线不好时取上部和中部散煤。该堆料方式在堆料过程中，通过重力作用实现了燃煤的松散布置和冻块的分离，大型冻块均散落至垛底，而分时段取煤保证了在视线好时取冻块多的区域，视线不好時取冻块少的区域，人为避免的设备与冻块的接触。

2.2 优化上煤方式

2.2.1采取主烧煤种和掺烧煤种分路上煤方式

掺烧煤种水分较高、冻块较多，保证掺烧煤种的取煤均匀、掺烧比例可控是避免掺烧煤种集中入炉，形成“缓冻梨”现象的关键。因煤场掺混不宜做到均匀、比例可控，宜采取多路上煤的方式，将掺烧煤种和主烧煤种在输煤过程中实现掺混均匀。双鸭山热电公司上煤方式有三种，一是卸煤沟通过叶轮给煤机上煤、二是一煤场通过斗轮机上煤、三是一煤场通过事故地斗上煤，通过不断尝试和积累，目前采取使用叶轮给煤机取主烧煤种，使用斗轮机取掺烧煤种，两者在输煤四段混合后入炉，而事故地斗作为备用手段灵活调整，通过此方式，掺烧比例可灵活调整，且掺烧均匀，有效控制了配煤掺烧的安全风险。

2.2.2采取冷热煤区分上煤方式

入厂煤质温度根据其开采及存放工艺是有所区别的：一般大型煤矿开采量大，存煤均为大型煤垛，煤炭温度较高，不宜形成“缓冻梨”现象，可采取任何方式入炉。小型煤矿开采量小，存煤均为小型煤垛，煤炭温度较低;水洗煤受工艺影响，温度同样较低，此类煤种直接进入卸煤沟等密闭空间易造成堵断。煤泥开采量更小，温度更低，同时还有水分大的特点，冬季基本处于冻块的形式，必须作为掺烧煤种少量入炉，且避免单独进入卸煤沟等密闭空间。为避免发生严重堵断，双鸭山热电公司采取方式为：卸煤沟只存放大型煤矿及厂内倒运煤种;煤泥只通过斗轮机取料上煤;入厂的小型煤矿产煤或水洗煤这类热值较高但温度低的煤种，使用事故地斗上煤，避免堵塞。

结 论

配煤掺烧究其根本就是对煤质的把握，高寒地区配煤掺烧工作在需考虑煤质的同时必须解决冻煤带来的一系列问题，因每个地区采购煤种不同、每个电厂的取煤方式不同、每台锅炉选型和设计参数不同，在实践过程中需结合本企业的具体情况进行灵活调整。但其总体原则相似，即从堵断和冻块的形成机理入手，通过具体措施破坏堵断和冻块的形成条件，以达到提升掺烧能力的目的。

作者简介：

孙志伟，性别：男，民族：汉，籍贯：吉林省舒兰市人，学历：本科，职位：副总工程师兼发电部主任，研究方向：火电厂运行。