電廠機組混配煤配比優化與安全管理

文/李衛國

火電廠燃煤采用非設計煤種越來越多，如何合理選用混配煤是降低電廠生產成本、確保機組安全運行的一個重要環節。本文介紹混配煤工作安全管理方法，經過驗證表明，對機組的安全運行等起到了積極的作用

煤，占火力發電成本的70%，并要求其熱量高、燃燒盡、灰份及灰渣少，才能夠有效利用熱量，這是發電企業對煤炭質量的理想要求。但由于我國電力工業發展與燃料供應不適應，實際供應的煤種與設計煤種不符，造成鍋爐效率下降，發電煤耗增大，浪費驚人，鍋爐燃燒不穩定，不能滿發，影響供電安全，若處置不當，嚴重情況下可能發生火災、爆炸等，造成安全生產事故。

本文根據多年的電廠運行實踐經驗，分析了混配煤的實際應用條件，確定了優化選型，將不同類別、不同質量的單種煤按不同比例混合，按電廠鍋爐設計煤質的主要指標、揮發份、發熱量、灰分、硫份、灰熔融性等指標實現了多種煤的混配應用，實現了不理想供煤通過人工調劑處理后趨于理想的要求，為鍋爐安全、穩定運行創造條件。

混配煤質量對機組安全運行的影響

根據電廠多年實際生產過程中的基本經驗數據，發現混配煤的混配質量對機組安全運行具有重要的影響，主要包括以下5個方面：

熱值的影響

混配煤熱值出現偏差，熱值偏低時造成磨煤機下煤量大、排渣量大、鍋爐燃燒不穩定，不能滿負荷運行。對于輸煤系統，如鍋爐負荷不變，當煤的發熱量降低，則煤耗增大，輸煤系統的負擔加重，輸煤設備使用強度增大，設備穩定性和可靠性隨之降低，火災等事故風險也隨著上升。

灰分的影響

灰分含量高會使火焰傳播速度下降，著火時間推遲，燃燒不穩定，爐溫下降。煤的灰分產率越高，排灰量越大，熱效低，受熱面沾污嚴重。對于輸煤系統，煤的灰分越高，固定碳就越少，發熱量也就越低。由于灰分的比重大約是可燃質比重的兩倍，輸送同體積的煤量，會使輸煤設備超負荷運行，造成輸煤系統設備磨損增加，事故率增加。

粘度偏差的影響

混配煤粘度大會造成原煤倉倉壁粘煤、煤倉棚煤、給煤機斷煤跳磨，機組被迫甩負荷，嚴重者會發生機組停機事故。從國內外大停電事故經驗來看，即使少量機組事故離線也有可能造成整個電網的癱瘓。同時，大面積停電也會發生各類次生、衍生災害，如交通事故。

硫值的影響

入廠來煤煤種不同，硫份含量不同，同一種煤含硫量也不同。混配硫值偏高，脫硫系統負荷增大，導致煙氣二氧化硫排放超標，影響環境保護。

灰熔點的影響

科學、合理的灰熔點混配是保證鍋爐穩定燃燒的前提，灰熔點偏低會造成爐膛大面積結焦，甚至會發生鍋爐滅火，如若處理不當，可能發生爐膛爆燃或爆炸等不安全事故。

混配煤的優化配比研究

混配煤的設計指標

以不同鍋爐形式為例，電廠一期鍋爐型式為亞臨界壓力、一次中間再熱、單爐膛、強迫循環、平衡通風、固態排渣的汽包型燃煤鍋爐，二期鍋爐是意大利TOSI廠制造的亞臨界、強迫循環、輻射中間再熱、平衡通風、四角切圓燃燒、半直吹式雙進雙出鋼球磨煤機制粉系統燃煤汽包鍋爐。鍋爐的設計煤種為高揮發分煙煤，對主要指標進行了論證分析，提出了主要指標如下表所示：

表 主要設計指標和實際應用的混配煤能達到的指標

混配煤的選配優化

在實際運行過程中，鍋爐燃燒采用了神華神東煤炭集團公司煤，主要分為神混煤和石炭煤。神混煤具有低灰、低硫，中高發熱量易燃等特點，并且此種煤灰熔點低，內在水分高，堆放時易自燃，不易長期存放，個別神混煤也有高硫煤種；石炭煤具有熱值偏低、灰分較大的特點，同時有較高的灰熔點，在結渣性方面有更大的優越性，同時個別石炭煤也有高硫煤種。為降低發電成本和保證設備安全運行，采取混配煤措施。實踐證明：石炭煤燃燒性能雖略低于神華煤，但兩種煤摻燒在燃燒性能方面不會有太大的變化，但在降低發電成本及鍋爐結渣趨勢方面有積極作用。降低鍋爐結渣可以有效降低水冷壁爆破、過熱器超溫或爆管、鍋爐滅火等事故風險。

一項重要的工作是，根據來煤情況，對比煤場存煤，實時調整混配煤方案，在保證鍋爐用煤安全的前提下，盡量遵守取舊存新，取熱存涼，先存先取、后存后取的原則，進行合理安全地調運、卸煤、存煤和上煤工作，設定了混配煤的選配優化原則：

（1）混配煤工作必須保證煤場工作安全，保證輸煤和鍋爐運行安全；

（2）入爐煤煤質必須滿足機組負荷要求；

（3）入爐煤煤質盡量保證低硫份、低灰分、低水分，盡量降低脫硫運行壓力，降低廠用電，提高鍋爐效率；

（4）混配煤時不能影響翻車效率；

（5）混配煤時，根據鍋爐負荷、脫硫系統運行情況，煤場存煤情況、來煤計劃，以及實際運行需要進行實時調整。

最終通過精心混配煤和實際運行的結果，不斷優化調整比例，提出了實際混配燃煤指標如表1所示，使燃煤品質基本達到鍋爐用煤指標，同時也滿足調度負荷變化的需要、實現機組安全運行。

從安全角度來看，通過配煤摻燒，近幾年沒有出現掉大焦塊、硬焦的現象，保證了鍋爐燃燒穩定性，提高了鍋爐抗干擾能力，鍋爐滅火次數顯著降低。未發生鍋爐水冷壁受熱面大面積結焦事故，避免結焦造成的爐底除渣系統的損壞和鍋爐降出力事故的發生，也沒有出現因為煤質差影響機組帶負荷。

混配煤工作安全管理

按煙煤存儲標準進行儲煤場神混煤的管理，設立神混煤存儲臺賬，詳細記錄儲煤和上煤時間、位置、數量等信息。定期對儲煤場的煤進行翻燒，做到清場徹底，不留邊角陳煤。

煤場管理員應定期對煤場進行一次溫度測試。在氣溫較高的季節，增加測溫次數，并作好記錄。如煤堆溫度超過60℃，應及時組織噴淋，如煤堆溫度超過80℃，必須及時進行翻燒。

發現儲煤場煤有局部自燃現象時，要采取滅火措施，滅火后要用輪斗機挖出，并投入水噴淋滅火。煤場局部自燃時，嚴禁采取向煤場大量澆水的滅火方法處理自燃的煤。

上煤時要加強對原煤中攜帶易燃易爆雜物的監視，如木材、油脂等，盡可能將原煤中攜帶易燃易爆雜物清除掉。

堅決杜絕輸煤段內火險事件。加強輸煤段、轉運站等處的巡視檢查，發現堵煤、積煤、積粉必須及時清理，確保每班至少進行一次徹底清掃。