火電廠配煤摻燒運行管理及技術措施

崔余平

(陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城 048102)

某電廠一期工程裝機容量為6×350 MW，二期工程裝機容量為2×600 MW，鍋爐設計燃煤為無煙煤，采用專廠、專線、專供的方式直接向某省送電。該廠現為某省電網的主力電廠。

電廠的交通運輸條件為：鐵路專用線包括整個工業站和電廠安裝線，專用線與新建成的某鐵路線上的某站接軌，總長約21 km；廠外公路從廠區固定端引接到某公路，為進廠主干道，從擴建端引接到某公路，為進廠次干道。實際生產中汽車來煤量遠遠超出其設計量。

1 配煤摻燒應考慮的煤質特性指標

1.1 煤的燃燒特性

配煤摻燒的首要原則是保證煤種摻燒過程中的燃燒性能，即保證混煤在鍋爐內的燃燒穩定性。煤種的燃燒特性主要是著火性能和燃燼性能，影響燃燒特性的最主要指標為發熱量、揮發分和水分。

1.1.1 發熱量

發熱量表征了煤炭作為燃料使用的價值，是煤炭最重要的性能指標。在機組運行時，煤炭的發熱量還是鍋爐熱平衡、配煤摻燒及負荷調節的主要依據。發熱量過高會使鍋爐燃燒器區域水冷壁結焦趨勢增強，對煤粉在爐內的燃燼性不利，且易引起爐膛內熱負荷增加，從而影響到鍋爐的安全運行；而發熱量過低則會增加制粉系統的運行壓力，并可能使鍋爐無法滿足滿負荷運行的需要。根據鍋爐設計煤種指標并結合常用煤種的實際情況，該廠各鍋爐(非專門說明時特指一期6臺機組，下同)配煤摻燒時，低位發熱量加權平均值一般應控制在18 900～23 100 kJ/kg。

1.1.2 揮發分

煤的揮發分是表征煤燃燒特性的重要指標之一，它的高低直接影響到著火穩定性、著火速度和燃燒產物的火焰形狀。煤中揮發分的多少與煤種有關。一般來說，揮發分的數量隨煤的碳化程度的加深而減少，混煤的揮發分亦可由各組成煤的算術比測算確定。煤種揮發分過低時，燃燒的穩定性和燃燼性相對較差，尤其是低負荷穩燃比較困難；煤種揮發分過高時，不僅著火距離縮短，對燃燒器和制粉系統的安全運行構成威脅，而且會因燃燒中心區域溫度過高而導致該區域四周水冷壁結渣。該廠各鍋爐配煤摻燒時，揮發分加權平均值Vad一般應控制在10 %以下。著火及燃燼性能差別較大的煤種不宜摻配，否則會發生“搶風”現象，造成鍋爐飛灰含炭量升高，甚至發生燃燒不穩定。

1.1.3 水分

水分是煤的固有成分，它的存在使煤中可燃物質含量相對減少。在燃燒過程中，水分含量過高，會使煤著火困難，影響燃燒速度，從而降低爐膛溫度，增加化學和機械不完全燃燒熱損失，同時增加引風機的能耗。另外，水分過高還容易導致輸煤系統阻塞、制粉系統出力下降等一系列問題。

1.2 煤的可磨性

煤的可磨性系數是煤炭的一項特性指標，表征煤炭被磨制成粉的難易程度。煤種的可磨性直接影響制粉系統的運行狀況。該廠各鍋爐均配置了中速磨煤機直吹式制粉系統，由于制粉系統的余量不足，一次風量普遍偏高，當煤種的可磨性較差時，制粉系統的出力將受到嚴重影響，性能明顯惡化。在配煤摻燒時，哈氏可磨系數HGI加權平均值宜控制在45以上。

1.3 污染物排放特性

配煤摻燒對污染物排放的影響主要考慮煙塵、二氧化硫和氮氧化物。由于該廠鍋爐電除塵效率較高，常用煤種配煤摻燒時，都能達到99.7 %以上的除塵效率。如果煤灰的比電阻過高將會影響電除塵的效率，其加權平均值一般應控制在1×1012Ω·cm以下。

二氧化硫排放主要與煤種的含硫量相關，在未投脫硫設備情況下，摻燒配煤的加權平均含硫量應小于1.0 %；在脫硫設備投運情況下應小于2.0 %。

氮氧化物排放與煤種的揮發分和含氮量相關，揮發分高而含氮量低的煤種，氮氧化物排放相對較低，應在配煤摻燒中適當考慮。控制氮氧化物排放的手段主要是采用低氮燃燒技術和尾部脫硝。

2 配煤摻燒管理

針對公司燃用煤種復雜、鍋爐的煤種適應性相對較差的實際情況，為把公司的配煤摻燒經驗不斷積累固化，保障鍋爐安全穩定經濟運行，公司制定了合理的配煤摻燒運行管理辦法，以便指導實際配煤工作，避免盲目性。

2.1 煤的質量驗收與進煤計劃

為確保到廠煤質符合機組燃燒要求，防止劣質煤進廠，要從源頭上嚴格實施監督。首先，要求供煤單位提供煤質化驗數據，以提前了解來煤質量是否符合本廠的要求，并作為是否卸入煤溝的條件；其次，利用磅房新安裝的2套汽車采樣機對每一輛汽車來煤進行現場采樣，對于火車來煤，每一節車皮都要人工采樣，目的是為了提高煤樣代表性。

燃料部每天都要有進煤計劃，并提前一天列出。此計劃中要詳細列出每個煤源礦點日進煤計劃量，且要附上煤種的熱值與含硫量。進煤計劃還要以表格文檔方式輸入電廠計算機MIS系統，并告知輸煤專業認真瀏覽，以便于開展工作。

2.2 輸煤管理

2.2.1 煤場管理

該電廠輸煤系統煤場分為東西走向的北、中、南三大煤場，南、北煤場采用回轉分層定點堆料工藝，中煤場采用走行分層連續堆料的工藝。推煤機司機進行整平壓實操作。

采用了煤場分質分堆的辦法，即南北煤場堆放熱值高、硫分低的煤種，中煤場堆放熱值低、硫分高的煤種。為了適應來煤復雜多變的特性，將各個煤場從東到西分成13個區，對于特別的煤種，按區堆放并在運行日志上標注。

2.2.2 卸煤溝進行分類卸車

輸煤A/B系統的汽車卸煤溝都是18跨，為了混配煤需要，將其分成東西各9跨2個卸煤區域。根據煤質信息，將入廠煤按熱值和含硫量分類卸車?；烀簳r，同一條皮帶上的2臺葉輪給煤機同時運行，根據每天的配煤方案以適當的轉速把多種不同煤質的煤疊加到同一條皮帶上。由于葉輪給煤機采用變頻控制，可精確調整出力，這樣就從根本上保證了混配工藝的精確性?；疖囆断碌拿阂彩峭ㄟ^同一條皮帶上的2臺葉輪給煤機同時運行的方式進行混配。

汽車卸煤溝的煤也可以和火車卸煤溝的煤進行精確混配。汽車、火車卸煤溝的煤還可以和煤場的煤進行混配。但斗輪機是人工操作的，因此要不斷地提高斗輪機司機的操作水平。

無論是上煤還是堆煤，只要有混煤要求，都必須通過煤溝下的葉輪給煤機進行混配。

2.3 配煤摻燒運行管理

2.3.1 配煤指令下達

輸煤運行主管根據部門要求的混煤煤質加權指標及煤場存煤與燃料進煤的狀況，制訂混煤摻配方案，將配煤指令及時錄入運行管理系統，并將配煤指令告知各主值。輸煤主值根據主管的配煤指令上煤，當有特殊情況時，應及時與值長聯系，禁止自行變更取煤地點和煤種。對指令執行情況，應有臺賬記錄。遇到節假日，主管必須根據煤場存煤情況，詳細制定鍋爐用煤摻配方案。

2.3.2 配煤摻燒現場管理

鍋爐專工要及時掌握各臺鍋爐的燃燒工況，根據鍋爐運行中出現的新情況及時調整配煤摻燒方式，并把信息及時反饋給相關部門。

運行各值要掌握管轄范圍內的鍋爐燃用煤種狀況，合理配風，防止鍋爐缺氧燃燒；根據爐內結渣狀況及運行參數合理安排鍋爐吹灰器的投運，督促指導巡檢人員做好爐膛的觀焦，有異常情況時要親自到現場確認，采取必要的控制措施。

在煤種更換、鍋爐燃燒調整試驗或特殊運行工況時，尤其要保證燃燒組織的合理性和爐膛受熱面的吹灰頻度，以便控制爐膛的結焦狀況。

2.4 煤質指標分析

(1)環保技術部要將每天的入爐煤樣通過輸煤皮帶的自動采樣裝置采集后取走。

(2)對于化驗煤樣，需在24 h內提供煤質分析報告。對入爐煤，每班要做一次工業分析，分析數據輸入電廠計算機MIS系統。

(3)環保技術部對煤質指標分析工作的準確性負責。

2.5 高揮發分煙煤摻燒技術措施

由于公司鍋爐設計煤種為無煙煤，揮發分較低（收到基揮發分為5.36 %），因此鍋爐制粉系統未設置防爆系統，只設計了一套磨煤機蒸汽惰化系統。隨著公司逐漸開拓區外來煤的市場，入廠高揮發分煤的數量逐漸增加。為保證鍋爐安全運行，必須將區外高揮發分煤與本地區低揮發分煤按照一定比例摻配試燒。

公司制定了摻配高揮發分煤的安全措施，主要是為了控制煙煤摻配的均勻性，入爐前要與無煙煤充分混合，嚴禁出現煙煤集中在某區域或時斷時續的現象。

制粉系統的安全性是這種摻燒方案需關注的重點。由于所摻煙煤特性已經接近褐煤，其爆炸自燃特性很強，特別是在啟停制粉系統及制粉系統檢修時更加危險，所以要引起警惕。

2.5.1 制粉系統自燃及爆炸的現象

(1)人孔、密封環處發現有火星。

(2)自燃處的外殼溫度異常升高。

(3)磨煤機出口溫度異常升高。

(4)爆炸時有響聲，從不嚴密處向外冒煙，爐內負壓變正，火焰發暗，嚴重時可能滅火。

2.5.2 制粉系統自燃及爆炸的原因

(1)制粉系統內積煤與積粉。

(2)磨煤機出口溫度過高。

(3)制粉系統檢修時有外來火源。

2.5.3 制粉系統自燃及爆炸的預防措施

(1)運行中磨煤機出口溫度暫定保持在93 ℃以下，如出現給煤機斷煤等異常工況，要及時將磨煤機出口溫度降低，不得超過100 ℃。

(2)停磨煤機時，如工作需要不需走空的，要提前將磨煤機出口溫度降至75 ℃以下，同時將料位降至100 Pa以下，給煤機停運后立即停磨煤機，防止磨煤機出口溫度反彈。如果停運時間在1天以上或因工作需要走空磨煤機時，停運給煤機后，磨煤機出口溫度要上升，這時要將一次風量降至25 000 kg/h，并全開冷風擋板，全關熱風擋板吹掃20 min后停磨，同時也要求給煤機走空。

(3)停磨后嚴密監視磨煤機出口溫度應逐漸降低，不應出現溫度不降或上升的現象，否則應立即投入惰化蒸汽系統。停磨后要保持4個BSO(燃燒器關斷擋板)開啟并且投入密封風。如有檢修需要，可以關閉密封風，但4個BSO要開啟。有動火檢修工作時除測量粉塵濃度合格外，還要檢查確保工作地點沒有積粉。停磨后要監視磨煤機入口溫度在150 ℃以下，否則開啟冷風擋板降溫。

(4)空磨啟動時，要控制入口溫度在150 ℃以下，如果磨煤機溫度還比較高，則只開冷風擋板啟磨。啟動給煤機前，磨煤機出口溫度嚴禁超過70 ℃。如果未啟給煤機時，磨煤機出口溫度已經超過70 ℃，則要先通冷風冷卻，或者等磨煤機自然冷卻后再啟動。非空磨啟動時，先通小流量的冷風，啟動后再將冷熱風擋板投自動。

(5)啟停磨煤機時，一次風流量嚴禁低于18 000 kg/h，防止一次風低流速使煤粉沉積在磨煤機出口管路中。

(6)啟動磨煤機時嚴禁用熱風暖磨。

(7)加強巡檢，特別對制粉系統漏粉要嚴加防范，發現漏點及時處理，積粉要清理干凈。

(8)磨煤機停運后，如磨內沒有走空，應每隔2 h測一次筒體溫度及分離器人孔門處的溫度，發現溫度上升應及時匯報處理。

(9)有計劃的長時間停磨時，要控制原煤倉煤位不能太高，必要時減少煙煤摻配比例。如果煤位沒來得及控制，輸煤專業要經常性地檢查原煤倉，集控人員要檢查給煤機上閘板處的溫度。

2.5.4 制粉系統自燃及爆炸的處理

(1)如果制粉系統外部著火，應立即通知消防隊和維護部門，用滅火裝置滅火。

(2)制粉系統內部著火后，應停運磨煤機，切斷一次風及密封風，保持BSO開啟，投入磨煤機惰化蒸汽系統。

(3)應熟悉磨煤機惰化系統，經充分疏水后再投入。

(4)在沒有確認煤粉著火已經全部熄滅時，嚴禁啟動磨煤機。

3 結束語

由于不同煤種的組成及特性不同，摻燒時不同煤質的煤粒在燃燒過程中會相互影響，相互制約。因此，若混煤配制合理則能發揮不同煤種各自的優越性，取長補短，給燃燒設備的安全性和經濟性帶來良好影響；若混煤配制不當則會造成燃燒設備運行水平下降、著火困難、燃燒不穩定、效率降低、結渣積灰加劇、污染物排放量增加等問題，甚至造成停爐事故。因此，進行配煤摻燒特性的試驗研究和有效的數據分析能夠提高煤炭尤其是劣質煤的利用率，節約煤炭資源。根據資料顯示，一般情況下，通過配煤摻燒，可以降低發電標準煤耗3～6 g/kW·h。顯然，配煤摻燒帶來的經濟效益是非常顯著和巨大的，可以最大限度地降低發電成本。

在參照其他電廠配煤摻燒經驗的基礎上，電廠經過近3年的配煤摻燒實踐，從卸、儲、配、上到采制化驗分析方面也積累了相當成功的經驗，管理上方法簡單，適應性強，收效顯著。