電廠機(jī)組混配煤配比優(yōu)化與安全管理

文/李衛(wèi)國

火電廠燃煤采用非設(shè)計煤種越來越多，如何合理選用混配煤是降低電廠生產(chǎn)成本、確保機(jī)組安全運(yùn)行的一個重要環(huán)節(jié)。本文介紹混配煤工作安全管理方法，經(jīng)過驗證表明，對機(jī)組的安全運(yùn)行等起到了積極的作用

煤，占火力發(fā)電成本的70%，并要求其熱量高、燃燒盡、灰份及灰渣少，才能夠有效利用熱量，這是發(fā)電企業(yè)對煤炭質(zhì)量的理想要求。但由于我國電力工業(yè)發(fā)展與燃料供應(yīng)不適應(yīng)，實(shí)際供應(yīng)的煤種與設(shè)計煤種不符，造成鍋爐效率下降，發(fā)電煤耗增大，浪費(fèi)驚人，鍋爐燃燒不穩(wěn)定，不能滿發(fā)，影響供電安全，若處置不當(dāng)，嚴(yán)重情況下可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸等，造成安全生產(chǎn)事故。

本文根據(jù)多年的電廠運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗，分析了混配煤的實(shí)際應(yīng)用條件，確定了優(yōu)化選型，將不同類別、不同質(zhì)量的單種煤按不同比例混合，按電廠鍋爐設(shè)計煤質(zhì)的主要指標(biāo)、揮發(fā)份、發(fā)熱量、灰分、硫份、灰熔融性等指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了多種煤的混配應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不理想供煤通過人工調(diào)劑處理后趨于理想的要求，為鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。

混配煤質(zhì)量對機(jī)組安全運(yùn)行的影響

根據(jù)電廠多年實(shí)際生產(chǎn)過程中的基本經(jīng)驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)混配煤的混配質(zhì)量對機(jī)組安全運(yùn)行具有重要的影響，主要包括以下5個方面：

熱值的影響

混配煤熱值出現(xiàn)偏差，熱值偏低時造成磨煤機(jī)下煤量大、排渣量大、鍋爐燃燒不穩(wěn)定，不能滿負(fù)荷運(yùn)行。對于輸煤系統(tǒng)，如鍋爐負(fù)荷不變，當(dāng)煤的發(fā)熱量降低，則煤耗增大，輸煤系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)加重，輸煤設(shè)備使用強(qiáng)度增大，設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性隨之降低，火災(zāi)等事故風(fēng)險也隨著上升。

灰分的影響

灰分含量高會使火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆担饡r間推遲，燃燒不穩(wěn)定，爐溫下降。煤的灰分產(chǎn)率越高，排灰量越大，熱效低，受熱面沾污嚴(yán)重。對于輸煤系統(tǒng)，煤的灰分越高，固定碳就越少，發(fā)熱量也就越低。由于灰分的比重大約是可燃質(zhì)比重的兩倍，輸送同體積的煤量，會使輸煤設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，造成輸煤系統(tǒng)設(shè)備磨損增加，事故率增加。

粘度偏差的影響

混配煤粘度大會造成原煤倉倉壁粘煤、煤倉棚煤、給煤機(jī)斷煤跳磨，機(jī)組被迫甩負(fù)荷，嚴(yán)重者會發(fā)生機(jī)組停機(jī)事故。從國內(nèi)外大停電事故經(jīng)驗來看，即使少量機(jī)組事故離線也有可能造成整個電網(wǎng)的癱瘓。同時，大面積停電也會發(fā)生各類次生、衍生災(zāi)害，如交通事故。

硫值的影響

入廠來煤煤種不同，硫份含量不同，同一種煤含硫量也不同?；炫淞蛑灯?，脫硫系統(tǒng)負(fù)荷增大，導(dǎo)致煙氣二氧化硫排放超標(biāo)，影響環(huán)境保護(hù)。

灰熔點(diǎn)的影響

科學(xué)、合理的灰熔點(diǎn)混配是保證鍋爐穩(wěn)定燃燒的前提，灰熔點(diǎn)偏低會造成爐膛大面積結(jié)焦，甚至?xí)l(fā)生鍋爐滅火，如若處理不當(dāng)，可能發(fā)生爐膛爆燃或爆炸等不安全事故。

混配煤的優(yōu)化配比研究

混配煤的設(shè)計指標(biāo)

以不同鍋爐形式為例，電廠一期鍋爐型式為亞臨界壓力、一次中間再熱、單爐膛、強(qiáng)迫循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣的汽包型燃煤鍋爐，二期鍋爐是意大利TOSI廠制造的亞臨界、強(qiáng)迫循環(huán)、輻射中間再熱、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、半直吹式雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)燃煤汽包鍋爐。鍋爐的設(shè)計煤種為高揮發(fā)分煙煤，對主要指標(biāo)進(jìn)行了論證分析，提出了主要指標(biāo)如下表所示：

表 主要設(shè)計指標(biāo)和實(shí)際應(yīng)用的混配煤能達(dá)到的指標(biāo)

混配煤的選配優(yōu)化

在實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐燃燒采用了神華神東煤炭集團(tuán)公司煤，主要分為神混煤和石炭煤。神混煤具有低灰、低硫，中高發(fā)熱量易燃等特點(diǎn)，并且此種煤灰熔點(diǎn)低，內(nèi)在水分高，堆放時易自燃，不易長期存放，個別神混煤也有高硫煤種；石炭煤具有熱值偏低、灰分較大的特點(diǎn)，同時有較高的灰熔點(diǎn)，在結(jié)渣性方面有更大的優(yōu)越性，同時個別石炭煤也有高硫煤種。為降低發(fā)電成本和保證設(shè)備安全運(yùn)行，采取混配煤措施。實(shí)踐證明：石炭煤燃燒性能雖略低于神華煤，但兩種煤摻燒在燃燒性能方面不會有太大的變化，但在降低發(fā)電成本及鍋爐結(jié)渣趨勢方面有積極作用。降低鍋爐結(jié)渣可以有效降低水冷壁爆破、過熱器超溫或爆管、鍋爐滅火等事故風(fēng)險。

一項重要的工作是，根據(jù)來煤情況，對比煤場存煤，實(shí)時調(diào)整混配煤方案，在保證鍋爐用煤安全的前提下，盡量遵守取舊存新，取熱存涼，先存先取、后存后取的原則，進(jìn)行合理安全地調(diào)運(yùn)、卸煤、存煤和上煤工作，設(shè)定了混配煤的選配優(yōu)化原則：

（1）混配煤工作必須保證煤場工作安全，保證輸煤和鍋爐運(yùn)行安全；

（2）入爐煤煤質(zhì)必須滿足機(jī)組負(fù)荷要求；

（3）入爐煤煤質(zhì)盡量保證低硫份、低灰分、低水分，盡量降低脫硫運(yùn)行壓力，降低廠用電，提高鍋爐效率；

（4）混配煤時不能影響翻車效率；

（5）混配煤時，根據(jù)鍋爐負(fù)荷、脫硫系統(tǒng)運(yùn)行情況，煤場存煤情況、來煤計劃，以及實(shí)際運(yùn)行需要進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。

最終通過精心混配煤和實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果，不斷優(yōu)化調(diào)整比例，提出了實(shí)際混配燃煤指標(biāo)如表1所示，使燃煤品質(zhì)基本達(dá)到鍋爐用煤指標(biāo)，同時也滿足調(diào)度負(fù)荷變化的需要、實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全運(yùn)行。

從安全角度來看，通過配煤摻燒，近幾年沒有出現(xiàn)掉大焦塊、硬焦的現(xiàn)象，保證了鍋爐燃燒穩(wěn)定性，提高了鍋爐抗干擾能力，鍋爐滅火次數(shù)顯著降低。未發(fā)生鍋爐水冷壁受熱面大面積結(jié)焦事故，避免結(jié)焦造成的爐底除渣系統(tǒng)的損壞和鍋爐降出力事故的發(fā)生，也沒有出現(xiàn)因為煤質(zhì)差影響機(jī)組帶負(fù)荷。

混配煤工作安全管理

按煙煤存儲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行儲煤場神混煤的管理，設(shè)立神混煤存儲臺賬，詳細(xì)記錄儲煤和上煤時間、位置、數(shù)量等信息。定期對儲煤場的煤進(jìn)行翻燒，做到清場徹底，不留邊角陳煤。

煤場管理員應(yīng)定期對煤場進(jìn)行一次溫度測試。在氣溫較高的季節(jié)，增加測溫次數(shù)，并作好記錄。如煤堆溫度超過60℃，應(yīng)及時組織噴淋，如煤堆溫度超過80℃，必須及時進(jìn)行翻燒。

發(fā)現(xiàn)儲煤場煤有局部自燃現(xiàn)象時，要采取滅火措施，滅火后要用輪斗機(jī)挖出，并投入水噴淋滅火。煤場局部自燃時，嚴(yán)禁采取向煤場大量澆水的滅火方法處理自燃的煤。

上煤時要加強(qiáng)對原煤中攜帶易燃易爆雜物的監(jiān)視，如木材、油脂等，盡可能將原煤中攜帶易燃易爆雜物清除掉。

堅決杜絕輸煤段內(nèi)火險事件。加強(qiáng)輸煤段、轉(zhuǎn)運(yùn)站等處的巡視檢查，發(fā)現(xiàn)堵煤、積煤、積粉必須及時清理，確保每班至少進(jìn)行一次徹底清掃。