褐煤预干燥对发电系统的影响

杨秀娟

摘  要：褐煤的自身特点使得褐煤的运输成本高、不易储存，尤其是自身水分偏高、热值较低的特点，使得用其燃烧发电效率低、污染大，这在很大程度上限制了褐煤的有效运用。可见，褐煤燃烧前的干燥提质环节具有重要意义。该文以某600MW超临界压力直流煤粉锅炉所给定的结构尺寸和各受热面面积、锅炉容量和主要运行参数为研究对象，对燃用6种不同含水量褐煤锅炉进行整体热力计算，综合分析不同水分含量的褐煤燃烧对机组经济性的影响。

关键词：褐煤干燥  经济性  发电系统  影响

中图分类号：TK229.66   文献标识码：A

Abstract： Lignite's own characteristics make it difficult to store because of its high transportation cost， especially its high moisture and low calorific value. It has low combustion power generation efficiency and high pollution， which limits the effective application of lignite to a great extent. The effective use of lignite is limited to a great extent. Therefore， it is of great significance to improve the quality of lignite by drying before combustion.In this paper， a 600MW supercritical pressure pulverized coal boiler of given structural dimensions， heating surface areas， boiler capacity and main operating parameters is taken as the research object， to burn the whole lignite boiler thermodynamic calculation 6 kinds of different water content， comprehensive analysis of different water content of coal combustion efficiency of unit.

Key Words： Lignite coal drying; Economy; Power generation system; Impact

褐煤煤化程度低、水分高、灰分高、熱值低[1]的这些特点使得褐煤的运输成本高、不易长时间储存，尤其是褐煤自身水分偏高（一般在 25%～40%之间）、 热值较低（一般在 11 000～16 000 kJ/kg），使得直接用其燃烧发电导致效率低、污染物排放量大等问题。另外，水分含量越高的褐煤，其可磨性差[2]，磨煤能耗大，这些大大地限制了褐煤资源的有效运用。可见，褐煤燃烧前的干燥提质环节具有重要意义。该文以某600MW超临界压力直流煤粉锅炉燃烧为例，研究了不同干燥程度的褐煤燃烧对机组经济性的影响，为燃褐煤电厂设计褐煤干燥系统提供一定的参考意义。

1 数据与计算

该文选择一台600MW锅炉机组为研究对象进行计算分析，该600MW锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，原褐煤含水量为36.7%，分别干燥到含水量为30%、025%、20%、15%、10%，随着水分含量的变化，褐煤其他成分变化参照文献[3]的换算方法。不同干燥程度褐煤的元素分析和发热量如表1所示，可见，随着煤中水分含量的减小，发热量值大幅增大，其他因素含量相应提高[4]。

2 结果与分析

以该600MW机组完全燃烧含水量为36.7%的原褐煤、额定工况下的运行参数为基准，分别对燃烧干燥后含水量为30%、25%、20%、15%、10%的褐煤机组进行热力计算，分析了不同水分含量褐煤燃烧锅炉排烟温度、排烟损失、锅炉效率、燃料消耗量的变化，以及对电厂经济性的影响。

2.1 褐煤预干燥对锅炉燃烧的影响

不同含水量褐煤燃烧所产生的锅炉计算燃料消耗量、排烟温度、排烟热损失、锅炉热效率都有所不同。完全燃烧干燥后的褐煤，锅炉计算燃料消耗量大幅下降，随着干燥程度的加深，分别减少12.9%、22.5%、32.1%、41.8%、51.3%;当燃烧干燥后的褐煤锅炉排烟温度降低时，随着水分的减少，分别降低了4.5 ℃、7 ℃、9 ℃、11 ℃、11.5 ℃，水分从36.7%减少到30%时排烟温度下降幅度最大，说明含水量更多的减少对降低排烟温度的影响是逐渐减弱的。

而在相同负荷下，随着干燥程度的进行，排烟热损失分别降低了 7.5%、12.9%、15.3%、18.3%、20.1%，锅炉效率分别提高了 0.55%、0.84%、1.1%、1.3%、1.5%。因此，说明褐煤干燥有利于锅炉热效率的提高。

2.2 褐煤预干燥对引风机系统的影响

风机的功耗P与风量V及风道阻力△P的乘积成正比：，而风道流动阻力与气体流速即通风量的平方成正比，由不同干燥程度褐煤燃烧所需空气量的变化对送风机和生成烟气量的变化对引风机功率影响的计算结果可得出，燃烧含水量为30%、25%、20%、15%、10%的褐煤送风机功率分别为燃烧原煤时的 93%、91%、87%、85%、83%，引风机功率分别为燃烧原煤时的 88%、82%、76%、72%、68%，风机总功率为燃烧原煤时的90.5%、86.5%、80.5%、78.5%、75.5%，则燃烧不同干燥程度褐煤风机总功率减少 9.5%、13.5%、19.5%、21.5%、24.5%。

2.3 褐煤预干燥对制粉系统的影响

磨煤机型号为ZGM113G型磨煤机，标准磨煤出力87.7 t/h（R90=16%，HGI=80），电动机额定功率 570 kW，磨煤机磨煤电耗量8 kW·h/t[5]，不同干燥程度的褐煤磨煤机的研磨出力不同，这里设磨煤机出力相同，由表2可以看出，同燃用含水量 36.7%的原褐煤相比，燃烧干燥后含水量为30%、25%、20%、15%、10%的褐煤时，燃料量减少使得磨煤机耗电量分别下降了12.9%、22.5%、32.1%、41.7%、51.1%，使厂用电率分别下降 0.092、0.148、0.196、0.238、0.273个百分点。

2.4 褐煤预干燥的经济性分析

表 3为预干燥褐煤燃烧所得到的经济收益，可以看到，不同干燥程度的褐煤燃烧发电所需的实际燃料消耗量不同，随着干燥程度的进行，实际所需折合原煤量分别减少了 2.1%、3.3%、4.3%、5.2%、6%，对于运输而言，如表 3所示，目前煤炭运输费用为 0.1元/t·km，随着燃煤量的减少，运费也相应的成比例减少。参照煤价信息[6]，根据发热量值取褐煤价格为 350 元/t，设电厂年利用小时数为 5 500 h，计算出电厂减少的由供煤带来的收益，结果显示，同燃用含水量36.7%的原褐煤相比，燃烧干燥后含水量为30%、25%、20%、15%、10%的褐煤时，发电标准煤耗分别减少了 6.5 g/kW·h、10.4 g/kW·h、13.7 g/kW·h、16.6 g/kW·h、18.9 g/kW·h，燃料量减少分别带来 1 292、2 059、2 719、3 291、3 744万元的购煤年收益，同时也带来了煤运输费用上的收益，如果再加上水分减少对磨煤机和制粉设备规模和效率的影响，以及水分回收带来的经济效益，那么会更大空间地提高电厂的经济性。

3 结论

该文以某600MW锅炉机组为研究对象，对燃用含水量为36.7%的原褐煤以及干燥后含水量30%、25%、20%、15%、10%的锅炉机组进行热力计算，研究了干燥前后的褐煤燃烧对锅炉热经济性、电厂经济性的影响，结果显示如下。

与燃用含水量36.7%原褐煤相比，燃烧干燥后含水量30%、25%、20%、15%、10%的褐煤，锅炉排烟温度分别降低了4.5 ℃、7 ℃、9 ℃、11 ℃、11.5 ℃，排烟热损失分别降低了7.5%、12.9%、15.3%、18.3%、20.1%，锅炉效率分别提高了0.55%、0.84%、1.1%、1.3%、1.5%;发電标准煤耗分别减少了6.5 g/kW·h、10.4 g/kW·h、13.7 g/kW·h、16.6 g/kW·h、18.9 g/kW·h，使得磨煤机功率降低2.9%、22.5%、32.1%、41.7%、51.1%，厂用电率分别下降0.092%、0.148%、0.196%、0.238%、0.273%，且购煤可带来1 292、2 059、2 719、3 291、3 744万元的年收益，若加上运输费用带来的经济效益，那么会更大空间地提高电厂的经济性。

参考文献

[1] 王军民，苏利辉，闫向东，等.600MW机组锅炉深度掺烧褐煤的经济性研究[J].浙江电力，2019，38（2）：98-103.

[2] 唐岩超.大唐呼化褐煤水煤浆分散剂的筛选及研究[J].煤质技术，2021，36（1）：63-68，74.

[3] 张智羽，杨勇平，翟融融，等.影响富氧燃烧锅炉磨煤机出口温度的运行因素研究[J].动力工程学报，2020，40（2）：89-95.

[4] 徐英，秦晓伟，张国杰，等.褐煤干燥提质技术研究进展[J].天然气化工[（C1化学与化工），2019，44（6）：130-136.

[5] 李强.ZGM中速磨煤机局部磨损问题分析及治理[J].热能动力工程，2021，36（2）：132-137.

[6] 窦岩，孙中心，赵旭，等.煤干燥技术的现状及展望[J].化工机械，2017，44（3）：239-244，266.