600 MW機(jī)組應(yīng)用鍋爐燃煤混配摻燒技術(shù)的管理實(shí)踐研究

金 華，李照忠，蘇鵬宇

(1.華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠，黑龍江 哈爾濱150024;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001)

0 引言

目前，隨著我國火電行業(yè)“節(jié)能減排”政策的貫徹實(shí)施［1］，600 MW級別機(jī)組將長期占有很大的比重;因此，許多研究者都針對600 MW級別機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性等問題從理論和實(shí)踐等方面開展了一些相應(yīng)的研究工作，如機(jī)組整體運(yùn)行狀況的相關(guān)調(diào)研分析［2－3］、供電煤耗影響因素的分析和控制［4］、汽輪機(jī)運(yùn)行方式優(yōu)化和改造實(shí)踐［5－7］以及鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化及設(shè)計(jì)改造［8－11］。近幾年，由于電煤供應(yīng)緊張、價(jià)格居高不下的現(xiàn)狀，燃煤電廠為降低發(fā)電成本，開始應(yīng)用鍋爐燃煤混配摻燒技術(shù)［12－14］，即根據(jù)機(jī)組鍋爐的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，在確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，通過針對現(xiàn)場燃燒調(diào)整試驗(yàn)所得的經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)的對比分析，得到鍋爐摻燒配煤的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。然而，對于整個(gè)鍋爐燃煤系統(tǒng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要的是安全性［15］，因此，能夠保證鍋爐燃煤混配摻燒技術(shù)安全經(jīng)濟(jì)實(shí)施的管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都是非常寶貴的。

本文根據(jù)華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠(以下簡稱哈三電廠)600 MW機(jī)組鍋爐的性能特點(diǎn)，針對鍋爐燃煤應(yīng)用混配摻燒技術(shù)的實(shí)踐進(jìn)行了一些相關(guān)的探討性研究，希望能夠?yàn)?00 MW級別機(jī)組的鍋爐燃煤混配摻燒技術(shù)提供一些可借鑒的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

1 機(jī)組鍋爐燃煤采用混配摻燒方式的必要性分析

哈三電廠目前配備兩臺600 MW機(jī)組，鍋爐系統(tǒng)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)配套六臺RP－1003型中速碗式磨煤機(jī)，五運(yùn)一備，單臺最大制粉出力78.1 t/h，額定工況下機(jī)組耗煤量253 t/h，排渣系統(tǒng)為全封閉水力排渣。設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量1 8840 kJ/kg以上，否則機(jī)組出力和主要技術(shù)參數(shù)受到影響。然而，隨著煤炭市場供應(yīng)形勢的日趨嚴(yán)峻，煤炭價(jià)格攀升而煤質(zhì)下滑，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營壓力加大。按照華電集團(tuán)公司的戰(zhàn)略部署，在保證安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上，拓寬燃煤機(jī)組燃用煤種的適應(yīng)性，積極調(diào)整燃煤結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)褐煤摻燒，是解決當(dāng)前電煤供求矛盾拓展盈利空間的積極策略。

目前，在哈三電廠燃煤混配摻燒技術(shù)中，所摻燒選用的是內(nèi)蒙古寶日希勒礦的褐煤，在混配摻燒前需要對煤質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 哈三電廠摻燒褐煤的煤質(zhì)分析結(jié)果

通過對所摻燒的煤質(zhì)分析結(jié)果可以看出:其折算水分為8.01%～11.81%，折算灰分為5.8%～12.81%，屬于高水分、高灰分、灰熔點(diǎn)低、易結(jié)渣、易沾污且易爆炸的煤種。經(jīng)相關(guān)的試驗(yàn)證明，機(jī)組在對鍋爐本體不進(jìn)行改動的情況下，所摻燒褐煤最大比例為15%;但是，需要對輸煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、鍋爐吹灰系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行一定安全技術(shù)改造，才能滿足褐煤摻燒的安全需要。

2 機(jī)組鍋爐燃煤應(yīng)用混配摻燒技術(shù)的實(shí)踐

2.1 實(shí)施混配摻燒的科學(xué)管理體制和工作機(jī)制

2011年初，哈三電廠結(jié)合自身的摻燒褐煤生產(chǎn)實(shí)際情況，明確機(jī)組目標(biāo)后迅速成立燃煤混配摻燒技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)工作小組，制定相關(guān)管理考核制度，明確各管理層面和崗位的工作職責(zé)。首先，根據(jù)前一天來煤情況、機(jī)組運(yùn)行狀況及當(dāng)日機(jī)組負(fù)荷預(yù)測情況，及時(shí)研究擬定當(dāng)日摻配方式，積極探索不同季節(jié)、不同運(yùn)行方式、不同負(fù)荷率情況下相對最安全、最經(jīng)濟(jì)的摻燒方式;并且，能夠及時(shí)對摻燒工作進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，及相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)以及參數(shù)采集分析等保證工作。同時(shí)，通過摻配過程中不斷優(yōu)化摻配方式，形成了幾種最佳混配路徑，克服目前的輸煤系統(tǒng)不能保證混配精度的困難。然后，組織各專業(yè)管理及技術(shù)人員，加強(qiáng)煤炭分類管理工作，以及對電除塵效率的控制、調(diào)整及檢查等工作，保證了混配摻燒工作的安全順利進(jìn)行。

2.2 鍋爐燃煤實(shí)施混配摻燒的設(shè)備治理措施

在硬件設(shè)施保障方面，針對600 MW機(jī)組存在的制約褐煤摻燒因素，進(jìn)行了相關(guān)設(shè)備的治理:如對輸煤系統(tǒng)內(nèi)電纜噴涂防火涂料、封堵防火堵泥、電纜橋架配置上蓋板、在皮帶頭部室內(nèi)皮帶上方安裝水噴淋系統(tǒng)等防火設(shè)施，消除了皮帶著火的隱患;對600 MW機(jī)組磨煤機(jī)加裝CO防爆監(jiān)測系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)著火隱患;進(jìn)行了空氣預(yù)熱器反轉(zhuǎn)工作，提高一次風(fēng)熱風(fēng)溫度20～25℃，提高了磨煤機(jī)干燥出力等。

2.3 鍋爐燃煤實(shí)施混配摻燒比例的優(yōu)化

通過以上在摻燒技術(shù)完善和硬件設(shè)備治理方面的科學(xué)管理體制和工作機(jī)制的實(shí)施，哈三針對600 MW機(jī)組鍋爐燃煤混配摻燒技術(shù)探索出了一條適合電廠自身特點(diǎn)的路線。通過不斷優(yōu)化工作，目前，褐煤的摻燒比例如表2所示。按此方式摻燒褐煤，不僅有效緩解了國礦煤到貨不足的壓力，保證了發(fā)電用煤，降低了燃料成本。

表2 目前600 MW機(jī)組的褐煤摻混比例

3 機(jī)組鍋爐燃煤實(shí)施混配摻燒的性能試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 混配摻燒的機(jī)組性能試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)性分析

此外，哈三電廠在摻燒過程中，還進(jìn)行了機(jī)組性能試驗(yàn)，對比試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，600 MW機(jī)組摻燒40%褐煤后，單臺機(jī)組由于摻燒褐煤量增加，煤質(zhì)下降，使輔機(jī)單耗升高，影響廠用電率升高，影響供電煤耗升高0.86 g/kWh;由于摻燒褐煤影響鍋爐排煙溫度升高，汽溫、汽壓等運(yùn)行參數(shù)下降，影響供電煤耗升高1.66 g/kWh。累計(jì)影響單機(jī)供電煤耗升高2.52 g/kWh，詳細(xì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 褐煤摻燒對鍋爐運(yùn)行參數(shù)和供電煤耗的影響

摻燒標(biāo)煤單價(jià)低的褐煤，控制了燃料成本的增加，根據(jù)哈三電廠的入廠煤情況，摻燒褐煤10萬噸后節(jié)省燃成本約800萬元，相應(yīng)增加材料費(fèi)90萬元，修理費(fèi)增加70萬元，按照全年摻燒褐煤130萬噸計(jì)算，全年可節(jié)約燃煤成本約8 300萬元。

3.2 混配摻燒存在問題分析

然而，從上面的經(jīng)濟(jì)效益分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以看出，雖然褐煤與煙煤折算標(biāo)煤單價(jià)相比創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，但是從實(shí)際運(yùn)行中也造成運(yùn)行成本增加。通過分析發(fā)現(xiàn)，主要原因大概有以下幾方面:煤量增加，上煤電耗增高;磨煤機(jī)出力降低，磨煤機(jī)的制粉單耗上升;煙氣量增大，風(fēng)機(jī)電耗，脫硫單耗都要增加;受熱面磨損維護(hù)費(fèi)用增加等。同時(shí)，目前的混配摻燒的綜合技術(shù)方面還不夠完善，后期還需要通過長時(shí)間摻燒實(shí)踐進(jìn)行逐步的完善和驗(yàn)證。

4 結(jié)論及展望

哈三電廠在實(shí)施鍋爐燃煤混配摻燒的生產(chǎn)實(shí)踐過程中，探索出了一條適合電廠自身特點(diǎn)的路線。在不斷進(jìn)行硬件設(shè)備治理和摻燒技術(shù)完善優(yōu)化以確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)，根據(jù)每天不同時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷和來煤的情況來確定褐煤摻混原則，并在進(jìn)行相關(guān)的摻混試驗(yàn)后再修正褐煤的摻混比例，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組最佳的混配摻燒方案，實(shí)現(xiàn)了600 MW機(jī)組保證安全性條件下長期摻燒50%褐煤的目標(biāo)，從而最大限度地挖掘經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化潛力，其經(jīng)濟(jì)性和安全性都十分可觀，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。最后，在對混配摻燒技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性綜合分析的基礎(chǔ)上，提出后期進(jìn)一步優(yōu)化的工作方向。這對集團(tuán)公司以及其他電廠的節(jié)能減排的優(yōu)化工作，具有實(shí)用性和示范性的作用，其管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是十分寶貴的。

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