燃煤電站基于“硫熱比”推算入爐煤質(zhì)的方法及其應(yīng)用

【摘 ?要】本文主要提供了一種基于“硫熱比”推算入爐煤質(zhì)的方法。此方法可以為劣質(zhì)煤的配煤摻燒工作提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】配煤摻燒;脫硫;環(huán)保;經(jīng)濟(jì)性

隨著煤炭市場(chǎng)的變化，市場(chǎng)燃煤價(jià)格波動(dòng)，火電企業(yè)不斷尋求著燃料成本的突破點(diǎn)，以謀求最大的利潤(rùn)。因此，各發(fā)電企業(yè)就開始配煤摻燒的工作，開始大量采購(gòu)低熱量或高硫分的燃煤。

而隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，各發(fā)電企業(yè)雖然對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了增容改造，但煤質(zhì)的劣化和環(huán)保的達(dá)標(biāo)排放始終是一個(gè)矛盾體，這就需要一種方法來(lái)平衡這個(gè)矛盾。

一、確定機(jī)組負(fù)荷和燃煤熱量與燃煤量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

由機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法，易得：

其中：Q——燃煤低位發(fā)熱量，單位：MJ/kg;

h——機(jī)組實(shí)時(shí)熱耗，單位：kJ/kw·h;

Q——主汽流量，單位：t/h;

η——鍋爐效率，單位：1;

η——管道效率，單位：1;

B——實(shí)時(shí)煤量，單位：t/h;

d——機(jī)組汽耗，單位：kg/kw·h。

如果將熱量單位換算成習(xí)慣常用的kcal/kg，在公式后除以換算系數(shù)4.1816即可。

二、硫分的計(jì)算

確定脫硫系統(tǒng)最大出力：

其中：Smax——脫硫系統(tǒng)最大出力，單位：t/h;

S——入口硫最大濃度，單位：mg/Nm;

Q——入口煙氣最大流量，單位：kNm/h;

S——出口硫最大濃度，單位：mg/Nm;

Q——出口煙氣最大流量，單位：kNm/h。

而在脫硫系統(tǒng)增容改造時(shí)，技術(shù)協(xié)議中均會(huì)對(duì)最大入口硫濃度和最大入口流量進(jìn)行確定，并要求在此值下脫硫系統(tǒng)能夠達(dá)標(biāo)排放，因此，脫硫系統(tǒng)的最大出力可以近似視作入爐煤種收到基的含硫量，按如下計(jì)算，且是一個(gè)定值。

公式（3）

在受限于脫硫系統(tǒng)出力的情況下，不管機(jī)組負(fù)荷是多少，不論燃用多少天然煤，單位時(shí)間內(nèi)燃燒的煤中含硫的總量均不得超過上式中確定的值。由此也可以計(jì)算該單位時(shí)段內(nèi)入爐煤中含硫量的最大允許值：

單位：1

三、“硫熱比”（）和硫熱比（）

“硫熱比”即為確定煤種的收到基全硫含量與該煤種低位發(fā)熱量的比值，“熱硫比”就是“硫熱比”的倒數(shù)。即：

如果脫硫系統(tǒng)出力和鍋爐出力同時(shí)達(dá)到最大，則代表機(jī)組此時(shí)燃用的煤種在硫份和低位發(fā)熱量對(duì)該機(jī)組來(lái)說達(dá)到了極限狀態(tài)，此時(shí)的硫份最大，而熱量最低。此時(shí)的含硫量可以按照脫硫系統(tǒng)最大出力的含硫量確定，也就可以將上文中的硫份公式和熱量公式代入硫熱比的計(jì)算公式（5），并且化簡(jiǎn)可得：

單位：kg/kJ

此時(shí)機(jī)組的主汽流量（Q）、熱耗（h）和汽耗（d）為最大的主汽流量，和最大主汽流量工況下對(duì)應(yīng)的熱耗和汽耗值。因此，對(duì)于確定的機(jī)組，硫熱比（）或熱硫比（，硫熱比的倒數(shù)）為一個(gè)確定值。

可以依據(jù)煤中含硫量確定煤的最低低位發(fā)熱量或依據(jù)燃煤的低位發(fā)熱量確定燃煤中硫分的最大值。

四、硫熱比的應(yīng)用

以某電廠220MW供熱機(jī)組為例，該機(jī)組脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)入口最大硫份為2500mg/Nm3，煙氣量為900kNm3/h。機(jī)組在最大供熱工況（TMCR）時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：主汽流量為696.9t/h，熱耗為8414kJ/kwh，汽耗為3.064kg/kwh，鍋爐保證熱效率為92%，管道效率取99%。以上數(shù)據(jù)代入公式（7）可得：

為脫硫系統(tǒng)留有裕量和排除化驗(yàn)偏差，可以取。

由此可得，假設(shè)入爐煤種收到基低位發(fā)熱量為3900kcal/kg時(shí)，為了能帶滿負(fù)荷，該煤種收到基的最大硫份可以為0.78%。假設(shè)要求入爐后的煤種收到基硫份達(dá)到1%，為了能帶滿負(fù)荷而二氧化硫排放不超標(biāo)的話，則要求該煤種收到基低位發(fā)熱量至少達(dá)到5000kcal/kg。

五、總結(jié)

1.對(duì)于指定的機(jī)組，“硫熱比”可做為常數(shù)進(jìn)行使用，主要用來(lái)在進(jìn)行配煤摻燒時(shí)預(yù)計(jì)入爐煤種或單一的入廠煤種是否滿足該機(jī)組帶滿負(fù)荷出力的要求。即當(dāng)煤種的硫熱比高于機(jī)組硫熱比時(shí)，該煤種不能滿足機(jī)組帶滿負(fù)荷出力時(shí)，脫硫達(dá)到環(huán)保排放的要求。

2.煤質(zhì)基準(zhǔn)的選取：在進(jìn)行硫熱比的計(jì)算時(shí)，要注意煤質(zhì)基準(zhǔn)的選取，本文只是為了在實(shí)際生產(chǎn)中的預(yù)測(cè)和估算而不是進(jìn)行煤質(zhì)的討論研究，因此只選取了收到基作為計(jì)算基準(zhǔn)，由此可以排除煤中水分對(duì)計(jì)算的偏差影響。如果要進(jìn)行硫份的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，則要根據(jù)實(shí)際燃用煤種的水分確定。

3.常用單位的選用：由于生產(chǎn)實(shí)際中一般選用的低位發(fā)熱量單位為kcal/kg（即“大卡”），為了方便使用，在應(yīng)用舉例計(jì)算時(shí)進(jìn)行了一次單位轉(zhuǎn)換。而在已知燃煤熱量，按照公式（7）計(jì)算燃煤硫份時(shí)，計(jì)算結(jié)果的單位為“1”，要轉(zhuǎn)化為常用的“百分比（%）”形式。

4.低負(fù)荷時(shí)的計(jì)算：當(dāng)前進(jìn)行配煤摻燒的要求越來(lái)越高，分時(shí)段摻燒可以大大提高劣質(zhì)煤的摻配比例，同時(shí)也做到環(huán)保設(shè)備的充分利用。在針對(duì)低負(fù)荷的計(jì)算時(shí)，只要選取脫硫系統(tǒng)的最大設(shè)計(jì)出力以及機(jī)組在相應(yīng)負(fù)荷工況的設(shè)計(jì)參數(shù)即可。

作者簡(jiǎn)介：

張峰瑞，1986年，男，河北省唐山市，工程師，畢業(yè)于長(zhǎng)沙理工大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，現(xiàn)在河北大唐國(guó)際唐山熱電公司工作。

（作者單位：河北大唐國(guó)際唐山熱電有限責(zé)任公司）