配煤摻燒技術(shù)保證措施及應(yīng)用分析

蘭保國 孟慶陽

（華能左權(quán)煤電有限責(zé)任公司，山西 晉中032600）

0 引言

近些年，國內(nèi)電力需求日益增加，火力發(fā)電廠的煤炭使用量也同樣如此，以山西省為首的煤炭大省，電廠電煤庫的儲(chǔ)煤量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于警戒線，甚至部分火力發(fā)電廠因?yàn)槊禾績?chǔ)備不足而待機(jī)。再加上發(fā)電方式的多元化發(fā)展，電煤資源供需舊有平衡被打破，導(dǎo)致電煤質(zhì)量參差不齊，加大了入爐煤質(zhì)的控制難度，致使設(shè)備缺陷頻繁出現(xiàn)。因此對(duì)此項(xiàng)課題進(jìn)行研究，意義十分重大。

1 配煤摻燒對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

現(xiàn)階段，我國煤炭開采和存儲(chǔ)現(xiàn)狀不容樂觀，2016年中國煤炭行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀如圖1所示。在此背景下，熱電廠需要采用配煤摻燒技術(shù)，節(jié)省燃煤的用量，但煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐運(yùn)行所造成的影響，具有多元化的特點(diǎn)，可以對(duì)燃煤燃燒和著火性能進(jìn)行反映的指標(biāo)有許多種，主要包括常規(guī)特性指標(biāo)和非常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)，且每種指標(biāo)還包括諸多小指標(biāo)，其中常規(guī)特性指標(biāo)由揮發(fā)性、水含量、灰含量、熱能等構(gòu)成；而實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)是通過實(shí)驗(yàn)所獲得的指標(biāo)，分別為熄滅溫度、反映指數(shù)、可燃性能等，對(duì)鍋爐運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生直接影響的指標(biāo)主要是常規(guī)特性指標(biāo)。

圖1 中國煤炭市場(chǎng)行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀

通常情況下，鍋爐用煤最好選擇與設(shè)計(jì)煤種相類似的亦可，這是確保燃燒效率和鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵。但就實(shí)際情況而言，電煤資源舊有供需平衡被打破，發(fā)電企業(yè)電煤供應(yīng)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致電煤質(zhì)量波動(dòng)幅度增加，無法從根本上控制入爐煤的質(zhì)量，使鍋爐穩(wěn)定燃燒和運(yùn)行安全遭受了嚴(yán)重的威脅，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）出力受限：煤質(zhì)的改變，會(huì)導(dǎo)致火電機(jī)組部分設(shè)備負(fù)荷運(yùn)行性能受到不利影響，鍋爐出力也會(huì)因此而受限。比如：煤內(nèi)灰成分在變化之后，煤結(jié)渣性和積灰性會(huì)顯著增加，爐膛結(jié)渣和受熱面積灰現(xiàn)象會(huì)同步發(fā)生。煤的水分和可磨性發(fā)生改變后，會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)的出力性能下降，與額定出力間的差距增加，并且灰分的增加，還會(huì)對(duì)除塵效果造成不利的影響?？偠灾?，煤質(zhì)一旦下降，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)組各設(shè)備的運(yùn)行性能下降，其中機(jī)組出力性能下降最為顯著。鍋爐燃燒不穩(wěn)定、帶不上負(fù)荷、鍋爐滅火問題也會(huì)相伴而生[1]。

（2）煤質(zhì)下降會(huì)導(dǎo)致耗煤量和用電率增加。通過上述分析可知，火電廠的燃煤機(jī)組在使用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，方能確保燃燒效率，而劣質(zhì)煤的使用，會(huì)導(dǎo)致鍋爐燃燒穩(wěn)定性能下降，一部分熱量會(huì)無效流失。隨著排煙溫度和燃燒過?？諝獾牟粩嘣黾?，排煙熱損失會(huì)因此而增加，鍋爐效率會(huì)呈現(xiàn)出下滑的趨勢(shì)，發(fā)電用煤量會(huì)上升。再加上使用劣質(zhì)煤的同時(shí)，還要借助投油，起到助燃的效果，發(fā)電成本會(huì)進(jìn)一步增加。與高質(zhì)量的煤炭相比，由于劣質(zhì)煤的煤灰分占比較高，因此其發(fā)熱量極為低下，想要讓鍋爐溫度與設(shè)計(jì)溫度相符，必須使用更多的煤炭，在提高用煤成本的同時(shí)，其他設(shè)備處理煤渣的耗電量也隨之上升。試驗(yàn)結(jié)果表明，與高質(zhì)量的煤炭相比，劣質(zhì)煤炭的發(fā)熱量每下降1 MJ/kg，電廠耗電量就會(huì)提升5‰。

（3）煤質(zhì)劣質(zhì)會(huì)影響設(shè)備的可靠性。如果劣質(zhì)煤在燃煤中所占的比重過高，會(huì)影響燃燒性能，容易誘發(fā)鍋爐燃燒不穩(wěn)和滅火等方面的問題。再加上灰分過高，還會(huì)使鍋爐受熱面出現(xiàn)延遲反應(yīng)，促使?fàn)t膛火中心向上方移動(dòng)，過熱器和再熱器的溫度會(huì)因此而上升，如果不及時(shí)解決，這些設(shè)備會(huì)在高溫的影響下而損壞。

2 配煤摻燒技術(shù)保證措施及應(yīng)用

2.1 配煤摻燒技術(shù)措施

某熱電公司所使用的煤炭主要為山西貧煤和義馬煤，其中義馬煤為煙煤，具有非常高的灰分和揮發(fā)份，發(fā)熱量不高，但價(jià)格卻并不便宜；而山西貧煤則具有良好的發(fā)熱性能，且揮發(fā)份偏低，價(jià)格相較低廉。電力公司在尚未應(yīng)用配煤燃燒技術(shù)之前，所采用的配煤比例相同，具體為3:7。簡言之，就是山西貧煤占比為70%，而義馬煤占比為30%，但試驗(yàn)結(jié)果表明，在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行階段，全部使用山西貧煤可以取得良好的效果。但在夜間低負(fù)荷運(yùn)行階段，需要增加義馬煤的摻加量，通過這種調(diào)整措施，使原煤中揮發(fā)份的比例增加，在保護(hù)鍋爐運(yùn)行質(zhì)量方面，可以發(fā)揮重要的作用。在此背景下，技術(shù)人員開展了燃燒試驗(yàn)，為配煤燃燒技術(shù)保證措施的制定，提供了技術(shù)方面的支持。

為滿足自身的用煤需求，并節(jié)省發(fā)電成本，熱電公司將市場(chǎng)采購煤質(zhì)變化情況作為依據(jù)，結(jié)合采購經(jīng)驗(yàn)，制定了一套完備的配煤摻燒技術(shù)保證措施。在保證措施中對(duì)燃燒管理的重要性進(jìn)行了重申，認(rèn)為燃燒管理是配煤摻燒技術(shù)的重要因素。需要電廠加強(qiáng)燃煤進(jìn)廠前后的管理，尤其是在燃煤進(jìn)廠后，需要通過化驗(yàn)的方式，對(duì)燃煤的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行明確，確保燃煤質(zhì)量與要求相符，避免摻假現(xiàn)象的出現(xiàn)。化驗(yàn)結(jié)果表明，相同煤種在化驗(yàn)結(jié)果上依然存在差距，具體表現(xiàn)在熱量的高低方面，各項(xiàng)指標(biāo)也有所不同，需要將化驗(yàn)結(jié)果作為依據(jù)，對(duì)入廠煤種特性進(jìn)行把握，并在此基礎(chǔ)上采取有效的摻配方案。自煤炭運(yùn)輸車輛出發(fā)之時(shí)，火電廠就應(yīng)掌握運(yùn)輸車的類型和數(shù)量，并確定燃煤的產(chǎn)地和來源，為燃煤卸車創(chuàng)造有利的條件，確保不同煤種在卸車后被及時(shí)存儲(chǔ)到合適的煤罐之中，以促進(jìn)后續(xù)配煤效率的提升。結(jié)合燃煤特性、機(jī)組實(shí)際運(yùn)行性能、鍋爐燃燒方式等情況，確定最佳的配煤組合和摻燒比例[2]。

熱電廠燃料管理部門，每天早晨都會(huì)向生產(chǎn)部門和值長室反饋儲(chǔ)煤罐實(shí)際情況，在獲取信息后，由值長室將當(dāng)天負(fù)荷作為依據(jù)，對(duì)用煤情況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)配煤比例進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，從而在不影響煤炭燃燒的基礎(chǔ)上，保證機(jī)組的運(yùn)行安全。在機(jī)組日常運(yùn)行過程中，機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷在不同時(shí)段的變化極為顯著，存在高峰和低谷，其中早上和傍晚是用電的高峰，故機(jī)組在這段時(shí)間的運(yùn)行負(fù)荷較大，而夜間機(jī)組的負(fù)荷則相對(duì)偏低，僅為正常負(fù)荷的50%。有鑒于此，熱電廠在機(jī)組運(yùn)行過程中，所采取的配煤方法為分天分時(shí)段的配煤，夜晚10 h-次日2 h，在原有配煤比重的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加義馬煤所占的比重，通過這種技術(shù)措施，使夜間低負(fù)荷燃燒的需求得到滿足。其他時(shí)段則控制義馬煤的使用比重，促使機(jī)組保持高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)踐結(jié)果表明，這種保證措施的使用，使義馬煤用量節(jié)省了40%左右。

2.2 檢修技術(shù)措施

熱電廠工作人員在經(jīng)過試驗(yàn)和總結(jié)后，制定了完備的檢修技術(shù)措施，簡言之，就是基于不同煤質(zhì)的具體情況，對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）運(yùn)行人員在接收配煤比例變化的消息后，需要將煤質(zhì)變化作為依據(jù)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，如果揮發(fā)份比降低，需應(yīng)用集中配風(fēng)的方式，使一次風(fēng)速得到控制，通過這種技術(shù)措施，使磨煤機(jī)出口溫度上升，以此來確保燃燒性能的穩(wěn)定。

（2）在煤質(zhì)下降因素的影響下，鍋爐設(shè)備磨損程度進(jìn)一步增加，針對(duì)這種情況，熱電廠落實(shí)了輪換檢修制度，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)維護(hù)單套設(shè)備，使設(shè)備可用率提升。在停機(jī)維護(hù)階段，重點(diǎn)進(jìn)行四管防磨檢查，在發(fā)現(xiàn)缺陷部位后及時(shí)更換，并采取保護(hù)措施，通過檢修技術(shù)措施的落實(shí)，熱電廠在兩年內(nèi)并未發(fā)生機(jī)組設(shè)備故障問題。

3 結(jié)論

綜上所述，在煤炭資源供給量下滑且價(jià)格上漲的背景下，火電廠配煤摻燒的重要性不言而喻，為保證機(jī)組燃燒效率和運(yùn)行安全，需要針對(duì)配煤摻燒的常見問題，制定有針對(duì)性的技術(shù)措施。只有這樣，才能發(fā)揮配煤摻燒技術(shù)的真正作用。