300 MW機組鍋爐配燒印尼煤的運行與經濟性分析

胡楊萍

（廈門華夏國際電力發展有限公司，福建廈門361026）

300 MW機組鍋爐配燒印尼煤的運行與經濟性分析

胡楊萍

（廈門華夏國際電力發展有限公司，福建廈門361026）

近年來，由于煤價的上漲，迫使許多大型燃煤發電廠燃用進口劣質煤。將印尼煤和中煤混配進行了燃燒試驗，對鍋爐的運行經濟性以及檢修、停爐時間、廠用電等因素造成的費用變化進行了計算分析，結果顯示燃燒劣質煤帶來的檢修、廠用電等費用的增加明顯小于混配煤帶來的效益，即混配燃燒具有良好的經濟性。

鍋爐；燃煤；印尼煤；配燒；經濟性

在煤炭價格居高不下和電價受控的大環境下，火力發電廠經濟效益普遍受到很大影響，其中燃煤成本在發電廠總運營成本中占70%左右。為了控制發電成本，某發電廠使用價格相對便宜的印尼煤摻燒，以降低煤炭成本。

為探索與設計煤種參數相差較遠的印尼煤摻燒方式，通過選擇不同方式的摻燒試驗，以衡量摻燒印尼煤對鍋爐經濟運行和維護成本的影響。通過現場試驗、煤質比較和配燒期間鍋爐輔助系統維護成本變化分析，掌握了摻燒印尼煤鍋爐的運行特性和鍋爐輔助系統設備維護經驗，為鍋爐摻燒印尼煤提供了合理運行方式和維護手段。

1 鍋爐設備簡介

某發電廠4臺300 MW機組的鍋爐均為上海鍋爐廠生產的亞臨界中間再熱控制循環汽包爐，一期1，2號鍋爐型式SG－1025/18．3－M832，二期3，4號鍋爐型式SG－1025/17．47－M895，4臺鍋爐均采用燃燒器擺動及混合式噴水減溫、平衡通風、四角切圓燃燒、正壓直吹制粉系統，固態間斷排渣、海水全煙氣脫硫、選擇性催化劑還原法煙氣脫硝。每臺鍋爐設計5臺碗式彈簧加載磨煤機，型號為HP863，在設計煤種下，最大給料粒度38 mm，最大空氣流量63 834 kg/h，一、二期設備最大出力（R75=25%）分別為44．054 t/h，48．10 t/h，額定工況時，4臺磨煤機運行，1臺備用。

鍋爐設計煤種為山西晉北煙煤，常用煤種為中國中煤能源集團的煤種（簡稱中煤），軟化溫度1 200℃左右，Qnet（低位發熱量）為15．49～20．90 MJ/kg，Aar（收到基灰分）4．60%～26．51%，Mar（收到基水分）8．10%～21．90%，Vdaf（干燥無灰基揮發分）27．95%～35．43%。1，2號鍋爐熱效率設計值93．40%，3，4號鍋爐熱效率設計值92．87%。

2 中煤和印尼煤煤質情況

表1為中煤和印尼煤的煤質分析比較，由表1可知，印尼煤主要特點是：全水分偏大，影響了制煤系統的干燥出力，磨煤機出力受到限制；揮發分偏高和灰熔點相對較低，煤粉管爆燃機率增多，影響了設備運行的安全性；發熱量大幅偏離設計值，鍋爐的經濟性受到影響；含硫量較低，有利于降低脫硫電耗。

表1 中煤與印尼煤的煤質分析

特別應注意的是：由于印尼煤礦點多、煤質復雜且無法全過程監控等因素影響，在煤質工業分析數據正常的情況下，曾發生卸煤機無法卸煤、粘堵，磨煤機無法研磨、最大出力僅為17 t/h的情況。

3 燃煤配燒措施

印尼煤煤質波動較大和偏離設計煤種較多，鍋爐運行參數發生了較為明顯的變化。為提高印尼煤的摻燒安全性和經濟性，成立燃煤摻配小組，出臺防粘堵、防自燃、混配上煤、運行調整、設備維護、消防預防制度。定期召開專題會議，協調、總結、完善摻配摻燒措施。

機組還進行了鍋爐印尼煤燃燒優化調整試驗，采用爐前預混和分倉配燒印尼煤，鍋爐熱效率相當，兩種方式均可采用。由于爐前預混需雙路輸煤皮帶運行，且磨制印尼煤的磨煤機出口溫度偏低，采用了分倉配燒方式，具體措施如下：

（1）燃用印尼煤的制粉系統應保持連續運行，若故障停運應盡快修復，防止積粉自燃。

（2）每班檢測煤倉壁溫2次，監視煤倉防止自燃。

（3）若制粉系統連續運行超過10天以上時，進行定期空磨吹掃10 min以上，清除制粉系統死角積粉，根除爆燃條件。

（4）燃用印尼煤的磨煤機出口折向擋板開度調整到4檔，維持適當的煤粉細度。

（5）磨煤機熱風出力不足時，增加磨煤機運行臺數，防止煤粉堵磨。

（6）若發現石子煤帶火星，經調整煤量風量仍無法消除時，應停運磨煤機清空石子煤后再啟動運行。

4 燃煤配燒運行試驗

為積累運行經驗，將印尼煤與中煤分別按1∶1，1．5∶1，2∶1的比例混合進行燃煤配燒運行試驗。煤質分析見表2，試驗工況的主要參數見表3。

從試驗過程及燃燒情況來看，印尼煤與中煤1∶1混配摻燒符合機組運行常態，機組滿負荷（300 MW）只需4套制粉系統，機組煤耗指標未出現異常，該方式可在今后的機組運行中長期采用。

1．5∶1混配后的給煤量與1∶1混配情況相比，在典型試驗工況下給煤量增大2．8～6．4 t，理論發電煤耗增大3．68～7．76 g/kWh。由于鍋爐設計Qnet為22．44 MJ/kg，而入爐熱值偏離設計值較多，對其經濟性有一定影響，機組300 MW負荷下煤耗偏高與主汽溫度低、機組真空相對降低有關。該混配比例及燃燒方式仍可在今后的機組運行中采用。

2∶1混配燃燒時，機組300 MW負荷給煤量達到147 t/h，需5臺磨煤機運行，考慮到一方面輔機電耗有所增加，另一方面無備用制粉系統，加上排煙溫度升高和發電煤耗指標異常波動等因素，在長時間連續滿負荷工況下，不宜采用該配燒方式。

5 檢修成本變化

印尼煤煤質較差，全面增加了鍋爐輔機的負荷，縮短了檢修間隔時間，對各主要設備的影響如下。

表2 印尼煤與中煤混配后的煤質分析

5.1 制粉系統

磨煤機自燃用印尼煤以來，缺陷大幅度增加，主要原因是燃煤可磨系數降低，導致磨煤機堵煤和磨煤機內部部件磨損加劇，具體情況為：

（1）磨煤機刮板每年更換1次，每臺機組每年更換最多6套；燃用印尼煤后，磨煤機刮板每年需更換2次，每臺機組每年更換約12～15套，費用增加約2．5倍。

（2）磨煤機2年更換1次磨碗襯板，每臺機組每年最多更換1套磨碗襯板；燃用印尼煤后，每臺機組每年需更換2～3套磨碗襯板，尤其是B與C磨每年都需更換，費用增加約3倍。

（3）每年只需對磨損量大的磨輥進行堆焊處理；燃用印尼煤后，每臺機組每年需要堆焊更新約12～15個磨輥，費用增加約3倍。

（4）鋼玉材質粉管彎頭使用年限約8年；燃用印尼煤后，使用年限降至約3年。

（5）磨煤機內部的內錐體、頂部襯板磨損也存在不同程度磨損量加大的問題。

5.2 石子煤系統

每年只需在檢修期間根據檢查使用情況對出料閥進行更換或維修；燃用印尼煤后，經常需要在運行過程中根據現場情況不定期更換。

5.3 噴燃器

燃用印尼煤后在歷次的停爐檢查中，發現噴燃器磨損有所增加，煤粉噴嘴更換較多，1年更換噴嘴20個，而原1年才3個，其他磨損及燒損部件本著節約的原則，在檢修中盡量給予修補，但噴燃器的檢修費用有所增加。

5.4 輸煤系統

由于混配印尼煤后的燃煤使卸煤輸煤系統粘堵、落煤管堵煤、儲存及制煤系統自燃的機率大大增加，輸煤系統檢修及日常維護費用增加了4．65%。

6 對生產成本的影響

2011年發電廠采購了95萬t印尼煤，相比同期國內市場煤價，節約采購費用（含稅）約8 600萬，但增加了輔機的檢修費用。

6.1 配煤后的正面經濟性評估

同樣是300 MW的工況，印尼煤（取中等熱值，約20．0 MJ/kg）與中煤1∶1混配摻燒時機組滿負荷發電標煤耗約為313．6 g/kWh。如果印尼煤的標煤價格是915元/t，中煤的標煤價格是1 018元/t，混配后的標煤價格約為966元/t，發電煤成本約為0．303元/kWh；在250 MW的工況下，印尼煤與中煤1∶1混配后的發電煤成本約為0．305元/kWh。全燒中煤時，通常機組滿負荷時的標煤耗約為310 g/kWh，如果按每年機組滿負荷運行5 000 h計算，1∶1混配印尼煤后每臺機組每年節約1 896萬元左右。

6.2 劣質煤的負面經濟性評價

6.2.1 檢修費用

對于不同的煤種，尤其在不能長時間穩定燃用相同煤種的情況下，檢修費用的變化難以計算，因此根據以往不同煤種的數據進行估算是一種簡單可行的方法。通過統計，每年滿負荷運行5 000 h（以下均取此值估算）的情況下，煤的熱值從設計值每下降10%，檢修費用增加約8%，其中鍋爐與輸煤系統的平均檢修費用按1 000萬元/年計算，這個數據由于煤質等情況的不同而有所變化，應盡量采用計算時所在工況的數據，每年的檢修費用大約增加100萬元。但這種變化在短時間內難以發現，即使磨損速度加快，有些部件短時間內也可能沒有達到需要更換的程度。而且不同的部件在不同的時間更換，給統計帶來了困難。

表3 試驗工況參數

6.2.2 停爐次數

因為停爐檢修時間的增加，會使機組運行時間減少。雖然在機組運行階段檢修工作量的增加并不會造成機組運行時間減少，但是煤種劣化通常會導致停爐檢修時間的增加。根據以往不同煤種的數據進行估算，煤的熱值從設計值每下降約10%，停爐檢修的時間保守估算增加約5天/年（未計及因額外磨損、爆管等造成的停爐）。以發電量收益為0．05元/kWh計算，每臺機組每天的發電收益約36萬元，5天停機損失180萬元。

6.2.3 廠用電

煤種劣化通常會導致廠用電的增加，例如輸煤、磨煤、風機電耗的增加。根據以往不同煤種的數據進行估算，通常煤的熱值從設計值每下降10%，廠用電率增加約0．3%，每年多耗電4 950 MWh，以電價為0．5元/kWh計算，每年增加的費用為247．5萬元。由于煤的熱值下降，可能需要增開磨煤機（通常煤的熱值低于設計值的15%左右，需要增開1臺磨煤機），增開1臺磨煤機增加廠用電率約0．1%，每年增加的費用為82．5萬元。

通過以上分析可以知道，燃用印尼煤具有一定的經濟性，同時檢修、廠用電等費用也會增加，但是通常這些費用明顯小于煤價帶來的影響。

機組經濟性與煤種混配的比例有關，通過良好的燃燒調整，能夠使印尼煤占比較高的情況下獲得良好的燃燒經濟性。

7 結語

對印尼煤和中煤混配燃燒的鍋爐運行經濟性以及檢修、停爐時間、廠用電等因素造成的費用變化的計算分析，顯示混配燃燒具有良好的經濟性，燃燒劣質煤帶來的檢修、廠用電等費用的增加明顯小于混配燃燒帶來的效益。但是分析結論僅限于特定的機組和煤質，還不能說明可以大量混配劣質煤。由于未對混配煤的安全性進行評估，加上資料的缺乏和煤質的多變，這方面的評估存在困難，不過劣質煤占比高后，安全性下降是事實，因此混配煤燃燒應該在保證安全性的情況下進行。

[1]范從振．鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社，2001．

[2]容鑾恩，袁鎮福．電站鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社，1997．

（本文編輯：陸瑩）

Operation and Economical Efficiency Analysis of Mixed Firing Indonesian Coal in 300 MW Units

HU Yang-ping
（Xiamen Huaxia International Power Development Co．，Ltd．，Xiamen Fujian 361026，China）

In recent years，many domestic large coal-fired power plants have to use imported inferior coals due to rise in coal prices．The paper brings forward testes for mixed-firing Indonesian with chinese coals to calculate cost change due to changes of such factors as economical efficiency of the operation of boilers for which Indonesian coal and domestic coal are blended,maintenance,duration of boiler shutdown and auxiliary power．The increased cost of maintenance and auxiliary power due to inferior coals is significantly less than the benefit from the blended coals，and hence it is concluded that the mixed-firing can acquire favorable economical efficiency．

boiler；fuel coal；Indonesian coal；mixed-firing；economical efficiency

TK227

：B

：1007－1881（2013）05－0053－04

2013-02-26

胡楊萍（1962-），女，江蘇睢寧人，工程師，從事發電廠工程造價評估工作。