科学配煤经济掺烧

张跃清

摘要：确保发电机组安全、环保、经济运行为前提，在不同时段典型工况下进行配煤掺烧性能试验，建立配煤掺烧数学模型，确定对应的入炉煤煤质指标，制定配煤掺烧最佳方案，深化配煤掺烧工作实现发电企业效益最大化。

关键词：安全 经济 环保 掺烧

我公司地处云南，两台300MW循环流化床机组，设计煤种褐煤。随着电力市场化的推行，云南地区电量消费需求的持续放缓，导致发电市场增量空间有限，利用小时持续下滑、电力用户直接交易进一步压低火电上网电价等多方面因素影响，火电主营业务收入已负增长，火电企业经营压力明显增加。如何调整煤源结构、降低燃料成本成为摆在火电企业面前的一道难题，而配煤掺烧工作是调整煤源结构的科学依据与应用结果，我公司深化配煤掺烧工作，对保障燃料供应、降低经营成本起到了一定的积极作用。

一、燃料采购管理

根据云南地区不同时段煤炭市场情况，结合我公司锅炉机组适烧煤种实际情况，在确保供应有保障、环保可达标、以安全稳定运行为基础，经济环保为目的，最大限度提高经济煤种采购量。燃料采购工作关口前移，采购部门根据生产需提前做好经济煤原开拓和采购结构的优化调整。

1.做好来煤的计划调运工作，保证科学合理的来煤结构。

2.加强对低硫煤的催运力度，从源头加以控制高硫低值煤的入厂，矿方工作面发生变动时，采购部门要及时向发电生产部们反馈，便于调整入炉煤的掺烧比例。

3.加大经济煤种采购力度，对入厂煤采样化验率达到100%，发现煤质指标有异常时，及时通报相关部门，制定临时掺配方案、燃烧方案和安全保证措施。

二、煤场储煤管理

1.运行人员针对来煤情况，指导煤场管理人员合理进行掺烧及存煤，避免煤场存煤结构不合理，无法进行掺配；

2.来煤存入煤场，应按煤种分类储存，并记录清楚煤种名称、存煤位置、存煤量、存煤时间，同时充分利用燃料信息化建设成果，确保入厂验收真实可靠，燃煤存储科学明晰。

3.煤场储煤量按电网分配电量和需求量合理储存，各煤场要定期轮换倒烧，防止自燃造成环境污染和煤量损失。

4.每月中旬和下旬对储煤场存煤进行取样化验，将煤质情况报发电生产部门，用于指导运行掺配，

三、通过热力性能试验制定最佳掺烧方案

我公司通过热力性能试验和脱硫设备改造等工作，针对本公司炉型、不同煤质、不同负荷工况，建立配煤掺烧数学模型，指导实时配煤掺烧和采购供应，实现“安全性、环保性、经济性”相统一的总体目标。

1.二季度本公司在发电负荷稳定的情况下，对机组进行了小龙潭高硫煤和弥勒国能低硫煤的掺烧试验，通过经济性对比分析，得到一个经济掺煤比例。期间共进行经济煤种弥勒煤掺烧比例50%、60%、70%、80%、90%：5个工况试验，负荷基本稳定在1 60MW，锅炉氧量稳定在2%左右，锅炉床压控制在5-6kPa。

2.试验周期5天，数据取每天（8：00-14：00）的平均数，消除环境温度变化引起的汽机热耗率偏差，汽机热耗率的其他细微变化忽略不计，默认发电原煤耗率的变化主要受配煤掺烧比例变化影响，计算出每个工况的燃料成本。随着弥勒煤比例的升高，二次风机、引风机、输煤、除灰及除尘电耗升高，计算出每个工况此部分电耗成本。重点分析比较总成本（燃料成本+电耗成本）的变化情况。

3.性能试验结论。

小龙潭综合到厂煤价273.04元/吨，弥勒国能煤综合到厂煤价133.48元/吨。电耗成本计算时电价取（0.3606/1.17）元/千瓦时。

（1）160MW负荷，弥勒煤比例每升高10%，发电原煤耗升高82克，千瓦时。

（2）160MW负荷，弥勒煤比例每升高10%，电耗功率升高191kW，发电厂用电率升高0.12%。

（3）160MW负荷，弥勒煤比例从60%到80%，总成本基本呈下降趋势，80%比例时总成本数值最低；弥勒国能煤比例提高到90%后，总成本出现了反弹。

4.通过以上全面的分析制定出以下掺烧方案

当主烧煤种为小龙潭煤，掺烧煤种根据不同工况按照10%、20%、30%…100%的弥勒国能煤进行掺配；

（1）将卸煤沟分为两个供煤区间：#1-#8空位进小龙潭主烧煤种；#10-#14空位进弥勒国能掺烧煤种；#9空位作为两台叶轮给煤机限位；

（2）对锅炉原煤仓上煤采用单路皮带，两台叶轮给煤机依据掺烧比要求，设定相应转速同时运行方式进行；

（3）掺烧比的确定以两台叶轮给煤机转速比进行确定。

（4）制定和完善配煤掺烧应急预案，提前做好演练，一旦遇到如发生煤场缺煤、输煤系统堵煤，煤仓蓬煤等影响燃料供应情况要及时启动应急预案，做好各方面信息。

四、安全性分析

我公司摻烧的经济煤种主要为弥勒国能低硫煤，其特点是发热量低（8.5MJ/kg），全水分高（55%），略显粘性。对锅炉运行的主要影响有以下几个方面。

1.造成锅炉床温降低，燃烧效率下降。锅炉燃烧主要是指锅炉床温与床压的控制，从实际掺烧来看，额定负荷下锅炉密相区床温能控制在800℃左右，随着负荷的降低，锅炉密相区吸热量减少，氧量增加，锅炉密相区床温会有所升高，如果低负荷再增大掺烧比例，外置床还有一定的余度，可以对床温进行辅助调整。弥勒煤的发热量较小龙潭煤偏低些，但从锅炉床温角度能够满足随着负荷降低逐渐增加弥勒煤比例的条件。

2.雨季输煤系统堵煤。由于弥勒煤遇水后较粘，在上煤过程中容易堵塞输煤系统与给煤机。刮板给煤机改造后出力为150t/h，且防漂链性能较好。目前四台给煤机能够带320t/h连续稳定运行，所以从给煤机角度具备随着负荷降低逐渐增加弥勒煤比例的条件。

3.掺烧比例太高，风机出力不足。额定负荷掺烧比例的增加主要受引风机出力的限制，所以目前額定负荷掺烧比例基本限制在60%以下，但随着负荷的降低风量也会降低，所以从风机角度也具备随着负荷降低逐渐增加弥勒煤比例的条件。

4.配煤掺烧安全措施

（1）严格控制入炉煤水分，防止潮湿弥勒煤进入输煤系统造成堵塞。

（2）通过外置床与风量调整控制锅炉平均床温不低于780℃，避免对锅炉效率与脱硫效率影响过大。

（3）控制锅炉床压在规定范围内，避免由于掺烧造成锅炉床压偏离正常范围。

（4）加强引风机与二次风机运行监视，防止由于煤量大造成风机过电流。

五、环保性分析

配煤掺烧要保证除灰、除尘、脱硫、脱硝等指标符合环保政策的要求，这既是企业履行社会责任的体现，也是保证安全性和经济性的需要，为此本公司对脱硫系统进行了大规模改造。

1.机组正常运行中二氧化硫排放浓度要求控制在160mg/Nm3以下，超过200mg/Nm3时要求做好超标记录及超标原因，二氧化硫排放浓度超过200mg/Nm3持续时间超过60分钟时，汇报领导请示调度同意锅炉压火处理。

2.根据煤场存煤情况，运行中控制入炉煤收到基硫分不高于1.66%，根据入炉煤硫分调整石灰石掺配比例，同时结合二氧化硫实际的排放情况进行修正。

六、经济性分析

1.配煤掺烧方案基于公司合理采购区域以内煤源的量、质、价的比较，在保证满足安全、环保的情况下，综合考虑设备磨损、消耗增加等因素，按照标煤单价最低的目标进行采购。同时，还要防止掺配环节工作不到位、配煤不合理导致机组降负荷出力的现象发生。充分考虑高质煤与低质煤、高硫煤与低硫煤的掺配，在保证安全、环保的情况下，做到标煤单价最低。

2.我公司本年度上网电量790711.42兆瓦时，生产消耗燃煤764115吨，其中：小龙潭煤439843吨、弥勒煤324272吨，掺烧比例为：小龙潭58%、经济煤种42%。弥勒煤入厂热值分别为8675千焦，千克。本年度弥勒煤经济煤种掺烧费用约为4032.68元，实际燃料煤耗用12955.85万元，入炉煤折标煤量266435.74吨，可以推出本年全烧小龙潭煤的情况下入炉煤折标煤单价为525.52元/吨，则掺配经济煤种后燃料成本减少1045.85万元，影响发电单位燃料成本降低13.23元/兆瓦时，影响入炉标煤单价降低39.25元/吨。经济效益可观。

总结：我公司以集团公司“电子采购、数字燃料、调度中心”三位一体为平台，对每台机组运行资料进行收集、数学建模、锅炉热力性能试验、配煤掺烧试验、经济性评价与分析等工作，确定不同季节、不同时段典型工况下的配煤掺烧方案，确保能够做到皮带出力正常、锅炉燃烧稳定、灰量持续平稳、环保指标合规、标煤单价最低。通过程序控制、数据集成、实时监控，实现配煤掺烧方案和燃煤采购方案的科学性、准确性、及时性。