高寒地區火力發電廠冬季配煤摻燒探索

摘要：科學有效開展好配煤摻燒工作，是火力發電廠降低運營成本，提升盈利能力的有效途徑。而高寒地區冬季配煤摻燒難度較大，本文以大唐雙鴨山熱電有限公司配煤摻燒工作開展情況為例，論述高寒地區火力發電廠深度配煤摻燒工作開展需關注的重點工作。

關鍵詞：火電廠;配煤摻燒;高寒地區

前言

火力發電廠的燃料成本約占電廠總成本的50%-75%，在國家供給側結構性改革持續推進，煤炭價格持續走高的背景下，如何科學有效開展好配煤摻燒工作，是火力發電廠降低運營成本，提升盈利能力的有效途徑。配煤摻燒工作在受區域煤種、鍋爐及環保設施設計因素限制的同時，電廠所在區域的氣候條件也對配煤摻燒工作產生較大影響，尤其是東北高寒地區冬季配煤摻燒受氣候影響極大，本文將以大唐雙鴨山熱電有限公司（以下簡稱雙鴨山熱電公司）配煤摻燒工作開展情況為例，論述高寒地區火力發電廠深度配煤摻燒工作開展需關注的重點工作。

雙鴨山熱電公司位于黑龍江省東北部的雙鴨山市，該地區全年平均氣溫4.5℃，最低氣溫-37.5℃，采暖期達212天。該公司燃用煤種全部為雙鴨山地區所產煙煤，機組設計煤種低位發熱量為5030大卡，校核煤種為4750大卡，實際入爐主燒煤種為4000大卡左右的煙煤，摻燒煤種為3000大卡左右的煤泥，全年入爐煤加權熱值約3800大卡。由于電廠所在地區為高寒地區，全年長期處于冰雪嚴寒期，且入爐煤種偏離設計較多，冬季配煤摻燒工作難度較大。

1 冬季配煤摻燒面臨挑戰

1.1 輸煤及制粉系統堵塞問題

雙鴨山熱電公司設計煤種全水分為8%，而實際入爐主燒煤種全水分為8-10%，摻燒煤種全水分更是達到13%左右。水分超標一直以來都是影響配煤摻燒的重要因素，冬季更是如此，雙鴨山地區冬季氣溫長期低于-20℃，煤泥等水分偏高煤種在室外形成凍塊，進入輸煤系統后由于環境溫度的突變，凍塊吸熱融化，煤中外水蒸發，逐漸將凍塊周邊其他煤種溫度降低，粘滯性增強，如在系統中長期存放，將逐漸形成大塊的凍層，在卸煤溝或原煤斗形成大范圍的堵塞，俗稱“緩凍梨”現象。“緩凍梨”現象是影響冬季配煤摻燒，造成長期堵斷煤的最主要因素。

1.2 煤場凍層問題

受冬季高寒氣候影響，經歷12月至次年2月的深寒期，煤場存煤表面會形成厚度達1米以上的凍層，該凍層在自然條件下需要5月下旬才能全部融化，降低了春季可用煤種數量。此外，由于凍層的存在，給冬季取煤作業帶來了嚴重的影響，大幅度增加了機車和取煤設備的故障率。

2 主要探索和實踐

針對冬季配煤摻燒面臨的“緩凍梨”和煤場凍層增加問題，雙鴨山熱電公司經過多年的探索與實踐，以優化運行為主，逐步找出一條提升冬季配煤摻燒能力，降低安全風險的有效方法。

2.1 優化煤場布局

2.1.1 在規劃煤場布局上要以同類煤種集中存放為原則

煤炭在堆放過程中，煤中碳分子和周圍氧分子會發生緩慢的氧化，這是一個放熱過程，導致煤垛存煤溫度較高。該現象對褐煤等揮發分高的煤種來講提升了自燃風險，而煙煤的自燃風險不高，從冬季配煤摻燒角度來講還提升了煤垛存煤溫度，有利于摻燒。所以在冬儲煤過程重要合理布局，在做到不同煤種分別存放的同時，要注意存放煤種不宜區分過細，應將指標相近煤種歸類集中存放，盡量組成10萬噸以上的較大型煤垛。大型煤垛的優點是存煤集中，破除外部凍層后，內部燃煤溫度均能保證20℃以上，大大提升了冬季可用煤種數量。

2.1.2 要結合實際情況科學進行煤垛封閉工作

冬季存煤一項重要問題是凍塊較多，以雙鴨山熱電公司為例，冬季最大庫存一般為35萬噸左右，在未封垛的自然條件下，每年春季凍塊量可達3萬噸以上，即產生了近10%的凍塊。2016年冬季，該公司采取劣質煤松散封垛的形式，次年的春季凍塊數量下降至幾百噸，大幅度提升了春季可用煤種數量。具體封垛形式為：冬儲煤組垛時要用機車層層壓實，確保煤垛存煤緊密，當存煤末期要在預期煤垛高度基礎上預留1米的空間，有針對性的采購一定數量低熱值、低水分的劣質煤，在垛頂松散存放，保證卸煤后原狀即可，不必使用機車進行推平作業。封垛煤種選用低熱值煤種，目的是降低存煤過程中損失;選用低水分煤種，目的是減少外水從而阻止冬季凍層的形成條件;松散布置，目的是降低凍層的強度，以實現在取煤過程中凍塊自然破碎。

2.1.3 要重點關注凍煤對取煤設備的影響

雙鴨山熱電公司將斗輪機作為摻燒煤種的取煤方式，由于斗輪機取煤力度及強度較差，在凍塊較多區域取煤時，斗輪機經常發生因凍塊造成的設備故障問題，甚至發生過多次斗輪機滾圈脫軌事件。為避免此類事件發生，雙鴨山熱電公司對存煤方式進行了優化，采取階梯型堆料方式，即將斗輪機取煤斷面修整成三個“階梯”，摻燒煤種采取“隨來隨燒”方式，在堆煤作業時倒運車輛在垛頂用松散堆料的方式將階梯填滿，取煤時白天視線好時取下部散煤，夜間視線不好時取上部和中部散煤。該堆料方式在堆料過程中，通過重力作用實現了燃煤的松散布置和凍塊的分離，大型凍塊均散落至垛底，而分時段取煤保證了在視線好時取凍塊多的區域，視線不好時取凍塊少的區域，人為避免的設備與凍塊的接觸。

2.2 優化上煤方式

2.2.1采取主燒煤種和摻燒煤種分路上煤方式

摻燒煤種水分較高、凍塊較多，保證摻燒煤種的取煤均勻、摻燒比例可控是避免摻燒煤種集中入爐，形成“緩凍梨”現象的關鍵。因煤場摻混不宜做到均勻、比例可控，宜采取多路上煤的方式，將摻燒煤種和主燒煤種在輸煤過程中實現摻混均勻。雙鴨山熱電公司上煤方式有三種，一是卸煤溝通過葉輪給煤機上煤、二是一煤場通過斗輪機上煤、三是一煤場通過事故地斗上煤，通過不斷嘗試和積累，目前采取使用葉輪給煤機取主燒煤種，使用斗輪機取摻燒煤種，兩者在輸煤四段混合后入爐，而事故地斗作為備用手段靈活調整，通過此方式，摻燒比例可靈活調整，且摻燒均勻，有效控制了配煤摻燒的安全風險。

2.2.2采取冷熱煤區分上煤方式

入廠煤質溫度根據其開采及存放工藝是有所區別的：一般大型煤礦開采量大，存煤均為大型煤垛，煤炭溫度較高，不宜形成“緩凍梨”現象，可采取任何方式入爐。小型煤礦開采量小，存煤均為小型煤垛，煤炭溫度較低;水洗煤受工藝影響，溫度同樣較低，此類煤種直接進入卸煤溝等密閉空間易造成堵斷。煤泥開采量更小，溫度更低，同時還有水分大的特點，冬季基本處于凍塊的形式，必須作為摻燒煤種少量入爐，且避免單獨進入卸煤溝等密閉空間。為避免發生嚴重堵斷，雙鴨山熱電公司采取方式為：卸煤溝只存放大型煤礦及廠內倒運煤種;煤泥只通過斗輪機取料上煤;入廠的小型煤礦產煤或水洗煤這類熱值較高但溫度低的煤種，使用事故地斗上煤，避免堵塞。

結 論

配煤摻燒究其根本就是對煤質的把握，高寒地區配煤摻燒工作在需考慮煤質的同時必須解決凍煤帶來的一系列問題，因每個地區采購煤種不同、每個電廠的取煤方式不同、每臺鍋爐選型和設計參數不同，在實踐過程中需結合本企業的具體情況進行靈活調整。但其總體原則相似，即從堵斷和凍塊的形成機理入手，通過具體措施破壞堵斷和凍塊的形成條件，以達到提升摻燒能力的目的。

作者簡介：

孫志偉，性別：男，民族：漢，籍貫：吉林省舒蘭市人，學歷：本科，職位：副總工程師兼發電部主任，研究方向：火電廠運行。