分倉上煤爐內摻燒的探討

李新梅，曹蘭敏，趙 超

（中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

1 機組概況

某電廠2×600MW超臨界機組使用的鍋爐均為東方鍋爐廠生產的DG1900/25.4-Ⅱ1型超臨界參數、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型布置直流爐。鍋爐采用前后墻對沖燃燒，前后墻布置3層，每層各有8只HT-NR3燃燒器(前后墻各4只)，總共24只燃燒器。制粉系統采用6臺ZGM-113G中速磨，正壓直吹式制粉系統。

輸煤系統設計有2臺翻車機、2臺雙聯給煤機、2臺門式堆取料機、6段13條皮帶、2臺滾軸篩、2臺碎煤機、2臺除雜物機。設計以使用合格的火車煤為主，門式堆取料機的工作以堆煤為主，取煤為輔，設計年鍋爐耗煤量約265×104t。設計煤種為新密煤，校核煤種1為新密混煤，校核煤種2為黃陵煤。根據鍋爐專業要求，燃煤煤場粗混即可，不需特定的混煤設施。各種煤質分析如表1所示。

2009年3月，1，2號機組正式投產后，火車煤不能滿足生產需求，只能將大量的汽運煤直接卸入煤場。由于火車煤來煤時間不固定，如果不及時翻卸就會產生壓車費用，增加生產成本，因此火車煤近半數要堆放在煤場，采用門式堆取料機從煤場取煤成為主要的上煤方式，入廠煤種的煤質組成如表2所示。

在機組投產初期，電廠沒有意識到配煤的重要性，來什么煤上什么煤，因而多次發生因鍋爐燃燒不穩導致機組非計劃停機事件，導致年助燃耗油量近千噸，對電廠的經營效益造成嚴重影響。對燃燒不穩造成的機組非計劃停機事件進行分析統計后發現，煤質嚴重偏離設計值是發生機組非計劃停機事件的主要原因之一。

表1 各煤種的煤質分析

表2 入廠各煤種煤質分析

面對采購燃煤達不到設計煤種要求和輸煤運行方式單一的現狀，為了保證機組安全穩定運行，必須進行分倉上煤、爐內摻燒。2010年12月，電廠開始進行分倉上煤、爐內摻燒的探索工作。首先，按煤質對燃煤進行分堆存放，并提出了按綜合熱值上煤的要求。通過摸索逐漸認識到：高揮發分的燃煤必須上底層倉以保證燃燒；發熱量高的燃煤應上中層倉，用在機組負荷高峰期；水分大、硫分高、發熱量低的劣質煤則上至上層倉消化吸收。

2 細化煤場存煤

按煤質分堆存放是分倉上煤的前提。這不僅要求對煤質的分析精確，而且對其存放位置也要求準確。只有這樣上倉的煤質才能得到保證，從而確保分倉上煤、爐內摻燒的效果。

2.1 縱向劃分煤場區域

該電廠煤場呈長條形，根據生產需要和來煤的煤質分布情況對煤場進行縱向分區。采購的煤種主要有：揮發分高(Vdaf＞25 %)、熱值低(2800～3800 kcal/kg)的義馬煤，揮發分Vdaf為17 %、熱值為3500～5000 kcal/kg的鄭煤，少量揮發分高(Vdaf＞25 %)、熱值高(大于4500 kcal/kg)的燃煤。將煤場分為19格，并結合分倉上煤的需要將煤場分為5個區。1～5格為一區，存放熱值為4300～4800 kcal/kg、揮發分Vdaf為17 %左右的燃煤，主要用于中上層倉；6～7格為二區，存放熱值4500 kcal/kg以上、揮發分Vdaf為25 %左右的燃煤，主要在機組特殊情況時使用，如單側風機運行等；8～10格為三區，存放揮發分Vdaf為25 %以上的其他煤，主要用于底層倉；11～14格為四區，存放熱值4300 kcal/kg以下、揮發分Vdaf為17 %左右的燃煤，主要用于上層倉；15～19格為五區，主要存放汽車煤。

2.2 橫向和垂直方向劃分煤場每格

根據煤場機械作業特點對煤場的橫向和垂直方向進行劃分。該煤場分為東西2個，各安裝1臺門式堆取料機，其作業特點是：堆煤時分左堆和右堆，取煤時分層取。因此，每一格橫向分左堆、右堆，縱向分頂層、中上層、中下層、底層。由于斗輪機活動梁的行程有距離顯示，因此4層的參考高度為：8 m以上為頂層，5～8 m為中上層，2～5 m為中下層，2 m以下為底層。這樣劃分后一個立體的存煤參考表就建立起來了。

2.3 掌握煤場存煤煤質情況

為了掌握每一格、每一層的煤質，模擬煤場的實際情況設計了煤場存煤參考表，由程控值班員填寫。程控值班員不僅要填寫煤場存煤參考表，還要填寫堆煤及汽運煤卸車記錄。煤場存煤參考表記錄著煤場實際存煤的煤質情況，堆煤記錄和汽運煤卸車記錄則記錄了進入煤場的火車煤和汽運煤的時間、礦別、煤質、存放位置及數量。

為了保證煤場存煤表的準確性，程控值班員不僅要填寫入場煤的情況，而且在每個班取煤和堆煤后，還要在煤場存煤參考表的相應位置中刪除或添加煤質記錄。這樣就可以計算出該處燃煤熱值的加權平均值，為分倉上煤提供依據。

3 跟蹤分析生產情況

為了掌握機組負荷、水煤比、總燃料量與燃煤熱值的對應關系，要求每個班查閱生產系統記錄的有關數據。雖然該廠磨煤機的額定出力為55 t/h，最大出力為73 t/h，但由于煤種和設備的影響，基本上達不到最大出力，有時甚至達不到額定出力。考慮到煤質原因和突發事件對燃燒的影響，同時為了保證磨煤機的安全運行，因此只選用磨煤機出力為50 t/h的參數，如表3所示。經過對大量實踐數據的查閱整理，總結出了水煤比與熱值的關系，如表4所示。

表3 磨煤機不同負荷下的運行參數

表4 水煤比與熱值的關系

按照以上數據和以往經驗，初步確定了分倉上煤的原則：底層倉上揮發分Vdaf＞25 %的燃煤，可以確保穩定燃燒。機組550MW以上負荷時，燃煤綜合發熱量要求大于4200 kcal/kg；機組負荷低于400MW時，燃煤綜合發熱量為3900 kcal/kg左右。為了掌握分倉的效果，積累經驗，特制定上煤情況表，每個班需填寫以下內容：設備啟動前每個倉的煤位(用于判斷何時能用到這次加倉的煤)、每個倉加倉的煤質以及燃燒此次燃煤時的機組負荷、水煤比、總燃料量和火檢情況等。為了方便集控人員調整，每個班每次上煤結束后必須將此表發送給值長。

為了保證記錄的準確性，要求每個班根據接班時的煤位，按照1 h燃燒10 %的煤位的速度估算本班要上的燃煤何時燃用，并通過詢問值長機組負荷情況確定綜合發熱量，然后根據煤場存煤表制定本班上煤計劃，填寫綜合發熱量計算表，上煤結束后根據實際煤量修正綜合發熱量。填寫綜合發熱量表的作用，一是使上煤有計劃性，二是觀察負荷與熱值之間的關系，為更好地分倉積累經驗。為了能夠掌握煤的燃燒情況，正確填寫上煤情況表是關鍵，在下一次啟動前按1 h燃燒10 %的煤位的速度計算，再加上2～3 h，才是上一次加倉的燃煤燃用的時間，此時記錄機組負荷、水煤比、總燃料量等。

為了保證分倉效果，燃運專工要每天關注煤場存煤表和機組負荷，并指揮加倉方法，下班前將加倉方法以技術命令的形式下達。經過2個月的摸索，各運行班組已基本掌握分倉上煤的方法。之后又經歷了單臺制粉系統大修以及風機檢修等特殊情況，積累了分倉上煤的經驗。

4 分倉上煤的原則及實施效果

由于上煤方式單一，分倉上煤要取煤場不同區域的煤，從而延長了上煤時間，增加了運行人員的工作強度。為了激發運行人員的工作積極性，將分倉上煤納入小指標競賽項目。在保證鍋爐燃燒穩定和滿足機組正常接帶負荷的前提下，多配劣質煤的班組可多得分，對因人為原因分倉不利造成鍋爐投油或機組降負荷的班組則加大考核力度。經過摸索和管理，促進分倉上煤走向正規化和成熟化。

4.1 分倉上煤原則

(1) 保鍋爐燃燒措施。底層倉使用揮發分Vdaf＞25 %或者是揮發分Vdaf＞16 %、發熱量大于4400 kcal/kg的燃煤。當底層倉單臺制粉系統不備用時，另一個底層倉則要求優先選用揮發分Vdaf為30 %以上的燃煤，其次是揮發分Vdaf為25 %～30 %、發熱量為4000～4300 kcal/kg的燃煤，最后是揮發分Vdaf為17 %左右、發熱量為4400 kcal/kg以上的煤。杜絕水分大的燃煤(如手抓成團)進入底層倉，防止粘倉斷煤，影響鍋爐穩定燃燒。

(2) 保鍋爐負荷措施。在滿足底層倉穩定燃燒的同時，為了合理利用現場燃煤，根據機組負荷的不同，計算入爐燃煤綜合發熱量。各班根據上煤前的煤倉煤位情況，按照每臺磨煤機50 t/h的出力計算，推算出本班燃煤使用時間，并查看該時間段的機組負荷，然后確定本次上煤的綜合發熱量。一般機組負荷高峰時段為08:00～12:00，18:00～22:00。因此綜合熱值要求如下：白班第1次，熱值為4100 kcal/kg；白班第2次和前夜第1次，熱值為4200～4300 kcal/kg；前夜第2次熱值為4000 kcal/kg；后夜熱值為4200～4300 kcal/kg。用于計算的煤質發熱量如果是估計煤質，則綜合熱值應比要求的綜合熱值大100 kcal/kg。

(3) 為了避免煤質預報不準，每臺爐不準上同一種煤質的燃煤。新煤源或煤質不清的燃煤每臺爐最多上1個倉，并且嚴禁上底層倉。

(4) 特殊情況下，上煤方式應服從燃運專工或值長的命令。

4.2 實施效果明顯

通過分倉上煤，集控人員明顯感到鍋爐燃燒穩定，機組易于調整。表5是該廠2009年12月-2010年11月的綜合煤質、發電量、助燃油量與2010年12月-2011年11月的對比結果。

由于設備原因造成的助燃耗油如表6所示。2011年10月，因2B一次風機喘振負荷快減投油助燃，耗油20 t；2A空預器跳閘，RB動作投油，耗油15.21 t。除去因設備原因造成的助燃油，2011年10月機組共耗油2.55 t。

從表5和表6可以看出，該廠在進廠煤質無明顯變化的情況下，實行分倉上煤后，相同的時間段內節約助燃油828.56 t，大大降低了發電成本，分倉上煤、爐內摻燒的探索取得了可喜的成績。由于該廠機組受負荷調度計劃的影響，很少長期滿負荷運行，但從2011年3月和4月的發電量可以看到，機組基本滿發，在煤質無明顯變化的情況下，通過分倉上煤，既降低了助燃耗油又滿足了機組滿發，還如期消化了劣質煤。同時，由于鍋爐燃燒穩定，避免了不安全因素，大大減輕了集控人員的工作量，機組非計劃停機事件從2010年的17次降到2011年的1次，為該廠的安全生產和經濟運行做出了突出貢獻。

表5 分倉上煤前機組運行狀況

表6 分倉上煤后機組運行狀況

1 山西省電力工業局.燃料設備運行[M].北京:中國電力出版社，1997.

2 張 磊，馬明禮.燃料運行與檢修[M].北京:中國電力出版社，2006.