新形勢下燃煤發(fā)電企業(yè)摻燒煤泥綜合效益淺析

楊衛(wèi)強(qiáng)　石玉龍　王維

【摘 要】目前電價下降、電量減少給燃煤發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，煤價已經(jīng)處于低谷，下降空間已盡，摻燒低價煤泥成為發(fā)電企業(yè)控價降本的重中之重。本文結(jié)合工作實際情況論述了摻燒低價煤泥的可行性和經(jīng)濟(jì)性，為燃煤發(fā)電企業(yè)在當(dāng)前形勢下降低燃料成本提供了可行性新舉措。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電企業(yè)；摻燒；煤泥；效益

當(dāng)前形勢下電價下降、電量減少給燃煤發(fā)電企業(yè)帶來了巨大經(jīng)營壓力，為有效降低煤價，區(qū)域某燃煤電廠結(jié)合本企業(yè)實際情況開始摻燒低價煤泥，煤價下降幅度較大，為公司提質(zhì)增效做出了貢獻(xiàn)?，F(xiàn)對摻燒煤泥的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益分析如下。

1 摻燒煤泥必要性分析

煤泥是具有價格低、水分高、粒度細(xì)、粘結(jié)性強(qiáng)、內(nèi)聚力大等特點(diǎn)。該電廠所摻燒煤泥與設(shè)計煤種產(chǎn)自同一區(qū)域，煤泥晾干后煤質(zhì)特性與設(shè)計煤種基本一致，是替代價格較高的國有礦原煤的最佳選擇，對于機(jī)組保穩(wěn)燃、控指標(biāo)、降成本方面貢獻(xiàn)較大。而且與原煤比，煤泥還具有下面幾方面優(yōu)勢：

（1）煤泥硫分只有0.8%左右，而原煤硫分在1.8%左右，摻燒煤泥既可以滿足環(huán)保排放要求又可以降低脫硫系統(tǒng)耗電率。

（2）煤泥由于具有粒度細(xì)特點(diǎn)，對降低制粉單耗貢獻(xiàn)顯著。

2 摻燒煤泥所采取的措施

電廠經(jīng)不斷摸索，總結(jié)出一套行之有效的摻配方案。一是，利用春秋兩季及夏季非雨期對煤泥進(jìn)行平鋪晾曬，依靠天氣蒸發(fā)掉煤泥中水分。工作流程為煤泥卸至煤場后，由鏟車在晾曬場地推平，然后利用旋耕犁機(jī)對煤泥進(jìn)行翻犁，一般3-5天可將煤泥水分由入廠時的25%晾曬至10%，經(jīng)水分檢驗合格并與高熱值煤進(jìn)行摻配后搬倒至筒倉。該種方式處理后的煤泥具有加工成本低，工作量小的特點(diǎn)，但受天氣因素影響較大。二是，半干煤泥與干煤直接混配的方式。工作流程為將煤泥進(jìn)行初步晾曬后利用專業(yè)機(jī)器與高揮發(fā)分、低水分煤種進(jìn)行摻配、磨制后再將水分晾曬至合格范圍后搬倒至筒倉。該種方式處理后的煤泥具有水分散失小、粒度均勻的特點(diǎn)。

3 摻燒煤泥經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 對燃料采購成本影響

煤泥是煤礦的副產(chǎn)品之一，用戶相對較少，銷售相對困難，所以在價格上比市場煤有較大優(yōu)勢。目前，電廠共采購兩種礦別的煤泥，從財務(wù)結(jié)算數(shù)據(jù)來看，煤泥平均不含稅入廠標(biāo)煤單價比市場煤低56元/噸左右，采購煤泥對降低燃料成本貢獻(xiàn)度仍然較大。

3.2 摻燒煤泥中間費(fèi)用

目前，電廠加工煤泥主要依靠自然晾曬，從到廠至入倉，主要有晾曬和搬倒費(fèi)用，其中，晾曬費(fèi)用為7.5元/噸，搬倒費(fèi)用為5.2元/噸。由于煤泥從到廠至入倉階段水分損失較大，熱值變化較多，為準(zhǔn)確分析，在計算煤泥經(jīng)濟(jì)性過程中按照標(biāo)煤進(jìn)行計算（具體數(shù)據(jù)見表1）。從下表可以看出，一噸煤泥平均入廠標(biāo)煤單價為200.185元/噸，入廠時原煤重量在1.83噸左右，晾干后可以出煤泥1.55噸左右，中間晾曬和搬倒費(fèi)用為12.7元/噸左右，入爐時標(biāo)準(zhǔn)煤價升高為219.82元/噸，比目前市場煤標(biāo)煤單價低78.91元/噸。若折成原煤計算，摻燒1噸煤泥有56.36元效益空間，其中效益最高的B礦煤泥比市場煤低67.63元/噸。

3.3 摻燒煤泥對設(shè)備的影響

摻燒煤泥對設(shè)備的損害主要受兩方面因素影響，一是在煤炭重介質(zhì)洗選過程中，需要添加磁鐵礦粉，而洗選介質(zhì)比重越大洗選效率越高，若煤泥中含有磁鐵礦粉將對鍋爐設(shè)備有一定損害。為此，電廠摻配摻燒小組專程到礦方洗煤廠進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)。目前，煤泥生產(chǎn)工藝主要采取重介質(zhì)洗選或跳汰式洗選工藝，其中重介式洗選需要添加磁鐵礦粉，鐵礦粉回收率達(dá)到99.5%-99.8%，洗選產(chǎn)品為精煤和洗混末煤（電煤），煤泥產(chǎn)量極少。電廠采購的煤泥產(chǎn)品是由跳汰式洗選工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)品，洗選過程中的煤泥水經(jīng)過兩次沉淀濃縮后，再經(jīng)過壓濾設(shè)備脫水產(chǎn)生煤泥產(chǎn)品。跳汰式洗選工藝沒有添加重介物質(zhì)，因此也沒有鐵粉存留。在沉淀過程中需要添加聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁水處理劑增強(qiáng)絮凝沉淀效果，平均每噸煤泥產(chǎn)量約消耗92克添加劑，不會對鍋爐設(shè)備產(chǎn)生影響。

3.3.1 對鍋爐受熱面影響

入爐煤水分增加，制粉系統(tǒng)需要更多干燥風(fēng)，容易造成三次風(fēng)增大，三次風(fēng)率增大，影響二次風(fēng)率減少，易造成鍋爐結(jié)焦、高溫腐蝕。因結(jié)焦和設(shè)備腐蝕是漸進(jìn)過程，不易定量分析。

3.3.2 對鍋爐尾部煙道影響

煙氣中的水蒸氣和硫酸蒸汽進(jìn)入低溫受熱面時，與溫度較低的受熱面金屬接觸，并可能發(fā)生凝結(jié)而對金屬壁面造成腐蝕，若煤泥水分含量大易對尾部煙道形成低溫腐蝕。目前，通過加強(qiáng)入爐煤泥晾曬、控制排煙溫度等手段能有效降低腐蝕程度。

3.3.3 對除灰渣系統(tǒng)影響

摻燒煤泥后，尾部煙氣中含水蒸氣濃度明顯增加，對除灰設(shè)備產(chǎn)生的影響是電除塵極板粘灰、腐蝕，降低除塵器效率。

3.4 摻燒煤泥對機(jī)組供電煤耗影響

3.4.1 煤耗對比試驗

鑒于該電廠兩臺機(jī)組型式相同，正常運(yùn)行時煤耗基本一致，為了定量分析摻燒煤泥對發(fā)電煤耗的影響，電廠專門進(jìn)行過煤耗對比試驗。試驗方案為一臺鍋爐單燒純煤，另一臺鍋爐摻燒正常比例的煤泥，然后對比兩臺機(jī)組的煤耗差異。試驗時間為5天，試驗期間保持相同的機(jī)組負(fù)荷率，并保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定，且分爐皮帶秤計量、分爐采樣、定煤位交接班。經(jīng)過試驗，兩臺機(jī)組煤耗基本一致，不存在差異，可基本認(rèn)定摻燒煤泥對發(fā)電煤耗影響不大。試驗結(jié)果見表2。

表2 煤耗對比試驗結(jié)果

3.4.2 對鍋爐效率影響

入爐煤水分高，不但會降低爐膛溫度，影響燃燒穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)性，減少有效熱的利用，而且會造成排煙損失增加（煤內(nèi)水分會吸熱變成水蒸氣并隨著煙氣排除爐內(nèi)，增加煙氣量使得排煙熱損失增大），降低鍋爐熱效率。

以鍋爐設(shè)計參數(shù)進(jìn)行計算：

排煙溫度為130℃，設(shè)計煤種水分5.4%，入爐煤泥水分10%，水在1個大氣壓，100℃的汽化潛熱為2257kj/kg。

為保證相同的入爐發(fā)熱量，與設(shè)計煤種相比，1噸煤泥多帶入爐膛水分重量為：

1000×（100-5.4）/（100-10）-1000=51.1kg。

這部分水分由20℃液態(tài)水轉(zhuǎn)化為130℃水蒸氣所需要熱量為：

4.18×51.1×（100℃-20℃）+51.1×2257+1.84×51.1×（130℃-100℃）=135241kj

由此可知，摻燒1噸煤泥將多消耗熱量135241 kj，折算標(biāo)煤為：

135241÷29271=4.62kg

按照摻燒20萬噸煤泥計算，每噸標(biāo)煤不含稅價格為298.73元/噸，增加燃料成本：

200000×4.62÷1000×298.73=276026.52元

3.5 摻燒煤泥對廠用電率影響

3.5.1 對脫硫耗電率影響

電廠兩臺機(jī)組脫硫耗電率在1.5%左右，年耗用電量4950萬千瓦時，按照脫硫設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行測算，入爐煤硫分每降低1%，全廠日脫硫耗電量可節(jié)省1萬千瓦時，摻燒煤泥對脫硫系統(tǒng)廠用電量的影響如下：

煤泥硫分為0.8%，設(shè)計煤種硫分1.65%，煤泥占入爐煤量比例為15%，摻燒時間為300天，則摻燒煤泥節(jié)省廠用電量為：

（1.65%-0.8%）×15%×10000×300=38.25萬千瓦時

按照每千瓦時0.35元進(jìn)行計算，可節(jié)約生產(chǎn)成本13.39萬元。

3.5.2 對制粉單耗影響

在機(jī)組進(jìn)行煤耗對比試驗時，同時對兩臺機(jī)組制粉單耗進(jìn)行了對比試驗，從試驗結(jié)果看，純燒煤機(jī)組制粉單耗為25.64kW.h/t，摻燒煤泥機(jī)組制粉單耗為23.61kW.h/t，兩者相差2.03kW.h/t。按照年耗煤量160萬噸進(jìn)行計算，可節(jié)約廠用電成本為：

2.03 kW.h/t×160萬t×0.35元/ kW.h =113.68萬元

將以上影響因素進(jìn)行匯總，數(shù)據(jù)見表3。

表3 摻燒煤泥影響因素經(jīng)濟(jì)性分析表

按電廠每年摻燒20萬噸煤泥進(jìn)行測算，綜合考慮對燃料采購成本、晾曬成本、搬倒成本、降低鍋爐效率和降低發(fā)電廠用電量影響，煤泥降價幅度為60.7元/噸?？晒?jié)約成本1213.28萬元。

4 結(jié)論

摻燒煤泥對經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)度較大，建議燃煤發(fā)電企業(yè)結(jié)合鍋爐運(yùn)行工況在確保安全的前提下科學(xué)進(jìn)行摻燒煤泥，以降低燃料成本。