摻燒劣質煤對供電煤耗影響的分析

顏雪琴

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海 200241）

燃煤電廠運行中的主要成本之一是燃料。為了降低煤炭成本，大多燃煤電廠都在摻燒劣質煤，吳涇熱電廠也不例外。摻燒大混煤的比例在20%～30%。由于劣質煤價低，煤炭成本有所降低，但是過熱器、再熱器、制粉系統等設備受煙氣磨損會加劇，勢必要增加維護和維修成本。除此之外，由于磨煤機運行臺數增加，廠用電也會上升。為了定量分析摻燒劣質煤后對機組供電煤耗的影響程度，專門對12號燃煤機組進行了摻燒劣質煤對供電煤耗影響的試驗。

1 試驗方案

1）機組簡況 12號燃煤機組的鍋爐系上海鍋爐廠制造（SG-1025／18.3-M316型），一次中間再熱控制循環固態排渣煤粉爐，制粉系統選用正壓直吹式，配5臺RP-863碗式中速磨煤機。鍋爐配有4組可調式直流燃燒器，呈4角切向布置，采用同心反切燃燒方式。

2）摻燒劣質煤方案 以12號機組的達標煤耗340 g／k Wh為基準供電煤耗，進行240、180、120 MW三種電負荷工況下摻燒劣質煤的經濟性對比試驗。試驗分兩部分進行：第一部分于2013年7月10日進行基準試驗（不摻燒工況），檢測全燒神木煤時機組的整體運行狀況，以便與摻燒劣質煤試驗工況進行相關比較；第二部分于2013年7月12日進行摻燒試驗，機組按目前日常燃煤加倉摻燒方式運行，檢測鍋爐效率、蒸汽參數、輔機電耗等與機組經濟性相關的參數，并根據運行日志記載的摻燒劣質煤時相應磨煤機石子煤量偏大的現象，選取磨煤機D進行石子煤量稱重及石子煤取樣熱值分析工作。

2 煤質分析

吳涇熱電廠目前采用的燃煤摻燒方式為“爐前摻配、爐內混燒”，即神木煤與大混煤在輸煤皮帶上均勻地以1∶1摻配比例混合，進入原煤斗，再通過磨煤機一同磨制成煤粉，然后送入爐膛燃燒。試驗期間，針對摻燒和非摻燒工況，分別取2013年7月10日及12日神木煤，2013年7月12日大混煤原煤樣送實驗室分析，分析數據匯總如表1所示。

表1 原煤樣實驗室分析數據

摻燒石子煤時磨煤機D數據，如表2所示。

3 試驗結果分析

通過12號機組在240、180、120 MW三種電負荷工況下，摻燒及不摻燒煤試驗，記錄主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、再熱減溫水量、氧量、飛灰含碳和爐渣含碳等主要數據，定量分析各工況摻燒劣質煤后對機組供電煤耗的影響程度。

表2 摻燒石子煤時磨煤機D數據

3.1 鍋爐效率對煤耗的影響

以12號機組達標煤耗340 g／k Wh為基準，進行比對分析。試驗結果顯示：240 MW電負荷，煤耗上升2.639 g／k Wh；180 MW電負荷，煤耗上升1.664 g／k Wh；120 MW電負荷，煤耗上升1.902 g／k Wh。鍋爐效率對煤耗的影響參見表3。

表3 鍋爐效率對煤耗的影響

3.2 汽水參數對煤耗的影響

從汽溫參數與再熱減溫水量角度進行耗差分析，以基準工況為比對。試驗結果顯示：240 MW電負荷，煤耗下降0.759 g／k Wh；180 MW電負荷，煤耗上升0.936 g／k Wh；120 MW電負荷，煤耗下降0.039 g／k Wh。汽水對煤耗的影響參見表4。

3.3 輔機電耗對煤耗的影響

輔機電耗對供電煤耗變化的影響，以基準工況為比對：240 MW電負荷，煤耗上升0.037 g／k Wh；180 MW電負荷，煤耗上升0.148 g／k Wh；120 MW電負荷，煤耗上升0.047 g／kWh。輔機電耗對煤耗的影響參見表5。

3.4 石子煤量對煤耗的影響

磨煤機D出力為24 t／h，摻燒方式為神木煤50%＋大混煤50%時，石子煤排放量為0.73 t／h；石子煤排放率為2.95%；石子煤灰分為81.09%；石子煤低位發熱量為4160 kJ／kg。以基準工況為比較參照：240 MW電負荷，煤耗上升0.952 g／k Wh；180 MW電負荷，煤耗上升1.239g／kWh；120 MW電負荷，煤耗上升1.859 g／k Wh。石子煤量對煤耗的影響，數據分析如表6所示。煤耗綜合因素影響計算匯總，如表7所示。

表4 汽水參數對煤耗的影響

表5 輔機電耗對煤耗影響

4 結論與建議

1）分別在240、180、120 MW三個電負荷下，以不摻燒（全神木煤）工況為基準，進行摻燒后煤耗的經濟性比較，并綜合鍋爐效率、汽水參數、輔機電耗以及石子煤量4個因素的共同影響，試驗結論為：240 MW電負荷，摻燒后供電煤耗上升2.869 g／k Wh；180 MW電負荷，摻燒后供電煤耗上升3.987 g／k Wh；120 MW電負荷，摻燒后供電煤耗上升3.769 g／k Wh。

2）從試驗結果可以看出，由于大混煤的灰分高達42%，固定碳和揮發性含量均相對較低，摻燒后飛灰含碳量明顯上升，導致未完全燃燒損失增大，鍋爐效率下降明顯，對煤耗影響達到2 g／k Wh，建議摻燒大混煤量要控制，可以適當摻燒些褐煤等別的煤種來對沖。

表6 石子煤量對煤耗的影響

表7 煤耗綜合因素影響計算匯總

3）對汽水系統參數影響比較明顯的是再熱蒸汽溫度，下降的幅度在10～15℃，影響供電煤耗0.5～0.8 g／k Wh。再熱蒸汽溫度的降低，會降低循環熱效率，使得排汽壓力下的蒸汽濕度升高，有可能會對汽輪機低壓末級葉片產生汽蝕，建議盡可能運行高位磨煤機并通過燃燒器擺角和風煙擋板調整，抬高再熱器出口溫度。

4）從輔機電耗來看，六大風機電耗基本不變，主要是磨煤機電耗明顯增大，在磨煤機出力基本一致的狀況下，摻燒工況相應的電流和制粉單耗大于非摻燒工況，結合表6的數據，可以確認是磨煤機石子煤量大引起的。雖然磨煤機石子煤的低位發熱量為4160 kJ／kg，小于6270 kJ／kg中速磨系統正常石子煤發熱量上限值，但其排放率已遠遠超出了磨煤機本身出力的0.5‰。

5）摻燒大混煤（20%～30%比例），會增加供電煤耗3～4 g／k Wh，這是可以定量計算的部分，還會產生降低磨煤機出力、增加灰渣排放量、煙氣中灰濃度增加對鍋爐所有換熱設備磨損、堵塞增加的運行維護成本等無法定量計算部分，建議摻燒大混煤比例應綜合考慮以上兩方面影響。