燃煤摻燒技術對火力發電廠機組安全性的影響分析

孫其兵 劉瑞

【摘 ?要】由于各領域的快速發展，對能源的消耗不斷增大，電煤供應緊張，價格波動較大，各電廠為保證發電需要，不斷擴大購煤渠道，造成入爐煤質與設計煤種發生嚴重不匹配，嚴重影響鍋爐機組效率，還給鍋爐設備的正常運行帶來不少負面影響。為解決困擾電廠煤源供應多變且嚴重偏離設計值的問題，各電廠通過探索配煤摻燒技術，來確保鍋爐燃燒調整的穩定性及運行的安全性。

【關鍵詞】燃煤摻燒技術;火力發電廠;機組安全性;影響

引言

針對目前我國火力電廠普遍存在實際用煤與設計煤種嚴重脫節的現象，必須對實際來煤進行混配摻燒。

1混煤的煤質特性

混煤燃燒時，若煤種適當，混合均勻，配比合理，具備良好的燃燒條件，就能發揮各個煤種的優勢，從而為鍋爐的安全和經濟性帶來良好的影響。然而混煤的燃燒特性并不是普遍認為的各個煤種的簡單線性疊加，由于單一煤種的組成和特性不同，混合后不同煤質的顆粒在燃燒過程中相互影響和制約，使得混煤的煤質特性比單一煤種更為復雜，主要表現在以下5個方面。（1）混煤的混合比例會影響揮發分的析出溫度.混煤中性能較優的煤（煙煤）含量越多，其揮發分的析出溫度越低，越易揮發，因此混煤中的各煤種揮發分的析出并不是同步的。（2）若混煤中各組分的燃燒性能差異較大，則在運行中無法同時滿足不同性能的煤對配風（如風率、風速、風量分配等）的不同要求，造成著火困難、燃燒不穩定、不完全燃燒熱損失加劇，以及使鍋爐效率大幅度下降和污染物排放量增加等。（3）當摻燒低揮發分煤過多時，會造成機械熱損失急劇增加;當摻燒低熱值或低活性的煤量過多時，由于熱量達不到鍋爐規定的熱值，有可能造成鍋爐頻繁滅火。（4）當摻燒可磨性相差較大的煤時，在制粉條件相同的情況下，煤粉顆粒細度將會有較大差異，這對磨煤機的出力有很大的影響，同時對煤粉的燃盡過程會造成很大的影響，使排煙熱損失增加。

2燃煤摻燒對機組的影響分析

2.1摻燒劣質煤對鍋爐的影響

由于煤種問題，帶相同負荷需要煤量就會增加，造成排渣量及灰量增大，排渣量大增加了運渣成本，電廠通過壓縮空氣輸灰管道來輸灰，灰量大會造成輸灰管道磨損及輸灰成本增加。摻燒劣質煤，灰分增大后，進入空預器容易造成空預器堵灰，進一步使空預器差壓增大，影響鍋爐效率。出現空預器差壓增大的情況，需適當增加空預器吹灰次數，同時減少進入汽輪機的蒸汽，這就降低了整個機組的效率。燃燒劣質煤，進一步造成煙氣中灰分含量增大，使鍋爐受熱面表面受到灰的摩擦損耗增大，影響鍋爐的運行安全。摻燒高硫分煤時也會影響鍋爐的安全，尤其是排煙溫度較低時，在尾部煙道極易引起低溫腐蝕，嚴重的話會發生受熱面爆管。

2.2摻燒劣質煤對受熱面結焦的影響

鍋爐結焦有90%以上是由于煤質變化引起的，因此為預防受熱面結渣，可考慮適當摻燒不同的煤種，或者采用優化的結渣預防措施。表1為西安熱工研究院推薦的預防鍋爐受熱面結渣的相關措施以及某電廠的實際執行情況，實踐表明，采用優化的結渣預防措施，結渣情況得到了明顯改善。

劣質煤中氮氧化物含量大時，為使排放指標能達到環保要求，需增加噴氨量或降低負荷。噴氨量調整不合適，會造成氨逃逸量大，氨氣經過脫硝裝置后進入空預器，很容易在空預器處與灰分結合粘在一起，隨著運行時間增長，造成空預器差壓增大，影響空預器效果及機組效率。

2.4摻燒劣質煤對脫硫的影響

燃燒劣質煤，煙氣中煙塵含量大，同時進入脫硫主塔后與漿液混合，會造成漿液中含塵量大，使脫硫主塔前后差壓增大，煙氣流速降低，影響引風機出力，降低機組效率。在劣質煤出現硫分高的情況時，尤其是當機組處于高負荷時，為保證脫硫出口指標達標，漿液需求量會增大，這就增加了漿液生產成本。

2.5摻燒劣質煤對輸煤的影響

摻燒劣質煤，相同負荷所需煤量增大，輸煤專業上煤工作量加大，且上煤時間增長，設備運行周期加長，會影響機組廠用電率。

3燃燒劣質煤所采取的應對措施

該電廠自開始混煤摻燒以來，已消耗劣質煤324萬t，摻燒比例達到60%，大大降低了電廠采煤成本。從燃燒的情況和經濟參數分析，摻燒情況良好，飛灰可燃物含量平均為1.67%，爐渣可燃物含量為4.5%。同時，也改變了因煤質差而限負荷的現象，保證了脫硫、脫硝等環保指標全部達標。根據幾年來的實際經驗，總結了燃燒劣質煤所應采取的應對措施，具體如下：（1）降低一次風速，保證燃燒器出口煤粉著火穩定。（2）維持較低的爐膛負壓，保證煤粉充分燃燒。（3）增加吹灰次數，根據鍋爐受熱面壁溫、排煙溫度、空預器差壓等因素綜合判斷。（4）保證合適的空氣動力場，做好空氣動力場試驗，保證每臺磨煤機燃燒器出口風量均勻。（5）結合煤種選擇合適的煤粉細度。（6）所有磨煤機出口粉管安裝一次風速測點，利于調整一次風速。（7）根據實際燃燒情況及不同的煤種、負荷，選擇合適的氧量。（8）合理配風，調整燃燒，減少煙溫熱偏差。（9）根據燃燒情況，隨著運行逐步優化吹灰方。（10）盡量提高給水溫度。（11）防止長期超負荷運行，尤其是煤質變化較大時。（12）結合實際情況，合理調節燃盡風與各個燃燒器出口風量比。（13）結合負荷實際情況來調節干式除渣底部冷卻風。（14）加強吹灰器的管理，保證較高的吹灰器投運率。（15）根據實際情況，控制磨煤機出口溫度，合理選擇一次風壓。（16）根據煤質化驗結果，積極聯系輸煤、配煤。

4加強燃煤管理的措施

4.1強化入爐燃煤混配摻燒管理

強化煤種混配摻燒，對入爐煤煤質及時分析，加強運行與煤質分析的聯系，以有效指導運行人員調整燃燒。實踐證明，在我廠煤源點分布廣，煤種不一的情況下，嚴格精細的對燃煤特性和混配摻燒加強管理，防止了高灰分（如灰分達到50%以上）的煤種進入爐膛燃燒而引發一系列問題。因此，只要我們從燃料的采購，入爐煤的監督等各環節把好關。不同煤種分類儲存，上煤實行“點菜制”。建立煤場煤種檔案，嚴把燃煤采制化關口，分析煤質煤種變化對鍋爐燃燒的影響，隨時調整鍋爐燃燒方案，根據機組真空度、爐溫、二次風箱壓差等參數指標確定燃煤摻燒比例，通過調整磨煤機轉速加大劣質煤摻燒量，確保了機組負荷接帶和脫硫工作的需要。

4.2加強摻燒流程管理

將燃料、運行、化驗、檢修、運輸等燃煤摻燒相關專業環環相扣：一是入廠環節，生技部化驗人員必須及時對進廠煤、入爐煤進行化驗，對入爐煤發熱量、揮發份等指標實行每日3次的煤質化驗，做到24小時不間斷地監測，并及時反饋給燃料供應部配煤人員和發電部門的運行人員;二是籌備環節，公司發電部門的集控運行人員必須對煤質做到心中有數，在機組低負荷運行、下排磨檢修、鍋爐冷態啟動等情況下將上煤“菜單”傳達給燃料供應部;三是供應環節，燃料供應部根據發電部門“點菜單”、當天機組負荷、磨煤機的運行狀況及煤質報告進行“配菜”;四是運行環節，公司發電部門運行人員根據燃料供應部配煤“菜單”給鍋爐上煤。

結語

面對當前經濟下行壓力及電煤供應緊張形勢，通過精確配煤摻燒，大大拓寬電廠的煤源，緩解電廠煤源緊張的問題，極大地降低了電煤的采購成本，為企業帶來了較好的經濟效益。

參考文獻：

[1]江哲生.中國潔凈煤發電技術的展望[J].世界產品與技術，2017（1）：31-32.

[2]郭嘉，郭漢才.大型電站混煤燃燒特性的研究與探討[J].能源研究與利用，2018（3）：39-41.

（作者單位：國家能源集團宿遷發電有限公司）