火力發電企業混煤摻燒技術的研究及應用

饒紅建

摘 要 火力發電企業除了承擔社會責任外，盈利以及追求利潤最大化仍然是其根本目標。燃煤機組降低發電成本最直接的方法就是降低煤價，煤價的降低必然造成煤質的下降，從而引出一系列問題。研究清楚摻配摻燒對機組安全和經濟性的影響，制定切實合理摻配摻燒方案，對保證燃煤機組電廠長周期安全、經濟、環保運行起著長遠的戰略作用。

關鍵詞 混煤摻燒;安全;經濟

1混煤摻燒的目的及對機組運行經濟性的影響

（1）鍋爐機組對燃煤的要求。①燃燒的要求：為提高鍋爐著火的穩定性、降低飛灰含碳量、提高鍋爐效率進行摻配;②制粉的要求：為提高制粉系統出力，防止制粉系統自燃、爆炸進行摻配;③結渣的要求：為防止鍋爐結渣、結焦、滅火進行摻配;④排放的要求：為滿足環保要求進行摻配;⑤輔助的設備要求：為防止雨季及煤較濕堵煤進行摻配。⑥機組已經建好，采購的煤不能滿足鍋爐機組要求，需要進行配煤。⑦機組已經建好，到廠的煤不符合鍋爐機組要求，需要進行配煤。⑧設計、建設機組時，根據采購煤的狀況，選定設計煤種進行配煤。⑨根據機組最佳運行要求、最佳采購煤條件，進行經濟配煤。

（2）燃煤對運行經濟性的影響。凡是燃煤與設計煤種相符的電廠，鍋爐運行正常，生產穩定，技術經濟指標比較好;而煤種不符合設計煤種時，帶來種種問題：①鍋爐出力下降，機組不能滿發。②鍋爐效率降低，發電煤耗增加。③煤種多變、煤質劣化，使電廠助燃油量增加。④鍋爐爐膛結渣，受熱面超溫，近半數的電廠不同程度的出現過類似問題。⑤燃料費用和發電成本增加。⑥完善改造工作量大，費用高。為了解決因煤質引起的出力下降、投油多、結渣、超溫、磨損等問題而進行的完善化改造。

2混煤摻燒中出現的安全問題及原因分析

（1）爐內結渣。摻配煤最容易引起的問題就是爐內結渣的問題，主要由下三種原因造成：①摻燒強結渣性的煤。②幾種不結渣性的煤慘混合燃燒過程中形成低灰熔點的共熔體。③摻燒高灰分的煤后，一次風管堵管，造成火焰中心偏斜，引起局部結渣。

（2）受熱面超溫、腐蝕、爆管。在摻燒低揮發份煤種及高灰分、低發熱量煤種時，屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器容易發生超溫問題，其主要原因是[1]：①摻燒低揮發份煤種時火焰中心抬高。②摻燒低揮發份煤種以后，四角切園爐爐膛出口殘余扭轉增大，兩側煙溫偏差增大。③采用儲倉式制粉系統的鍋爐，在摻燒低發熱量煤種時，粉量增大，給粉機需高轉速下運行，此時下粉均勻性變差，混合器的性能也變差，導致爐膛四角進粉量偏差增大，爐膛兩側煙溫偏差增大。

（3）燃燒不穩，鍋爐滅火。當原燃用煤種燃燒特性較好（干燥無灰基揮發份較高或發熱量較高），摻燒燃燒特性較差的煤（干燥無灰基揮發份較低或發熱量較低）時，鍋爐燃燒的穩定性會降低，嚴重者會引發鍋爐滅火。其原因是摻燒燃燒特性較差的煤（干燥無灰基揮發份較低或發熱量較低）著火溫度較高，煤粉氣流加熱到著火點所需吸收的熱量較多，而供給的著火熱不變時煤粉氣流的著火困難，必然引起燃燒不穩。鍋爐設計時所采用的爐膛容積熱負荷、斷面熱負荷、燃燒器區域熱負荷、燃燒器布置方式與所采用的設計煤種相適應，摻燒煤質應有一定的限制，采用混磨混燒方式摻燒時，原則上摻混后的煤質應達到適耗煤質的要求[2]。

（4）制粉系統爆炸。當摻燒煤種揮發份較設計煤種增加較多，磨出口溫度沒有相應降低時制粉系統及粉倉易發生爆炸。特別是儲倉式制粉系統，由于部件多、煤粉易積存，爆炸更易發生。控制好磨出口溫度是防止制粉系統爆炸的關鍵。

（5）空預器腐蝕及堵塞。當摻燒高硫份煤時，煙氣的酸露點溫度提高，當空預器冷端進口壁面溫度低于酸露點溫度時，空預器波紋板上產生結露，結露以后會對波紋板形成腐蝕，同時黏附飛灰，造成流道堵塞。

3不同煤種、不同制粉系統摻燒方式的選擇

（1）貧煤爐摻燒方式的選擇。①貧煤與煙煤摻燒，適用于任何制粉系統及任何摻燒方式。摻燒時要注意防止爐內結渣及制粉系統爆炸。②貧煤與無煙煤摻燒，適用于中儲式制粉系統及雙進雙出磨直吹式制粉系統。對于鋼球磨儲倉式制粉系統若貧煤干燥無灰基揮發份≤16%，與無煙煤摻燒時可采用混磨混燒方式;若貧煤干燥無灰基揮發份≥16%，與無煙煤摻燒時儲倉式制粉系統最好采用分倉上煤、分別磨制，細度差別控制，不同煤種混合送入的方式摻燒;雙進雙出磨采用直吹式制粉系統時采用分倉上煤、分別磨制，細度差別控制，分層送入爐內的方式摻燒。③煙煤與無煙煤摻燒，適用于中儲式制粉系統及雙進雙出磨直吹式制粉系統。儲倉式制粉系統采用采用分倉上煤、分別磨制，細度差別控制，不同煤種混合送入的方式摻燒（摻燒效果較差）;雙進雙出磨采用直吹式制粉系統時采用分倉上煤、分別磨制，細度差別控制，分層送入爐內的方式摻燒。

（2）分層送入摻燒方式摻燒位置的選擇。采用分層送入方式摻燒時，揮發份高的煤從最下層及最上層送入，揮發份低的煤高負荷從第二、三層送入，低負荷從第二層送入。這樣既可保證低負荷燃燒的穩定性，又可保證燃燒的經濟性。

（3）摻燒時的調整與控制。①煤粉細度的調整與控制。采用混磨混燒方式時，煤粉細度按混煤中較低揮發份的煤種控制，采用分倉上煤，分磨磨制時，煤粉細度按各自的揮發份控制。②一次風速（風量）的控制。當摻燒煤種揮發份高于設計值時，適當提高一次風速（磨入口風量）;當摻燒煤種揮發份低于設計值時，適當降低一次風速（磨入口風量）。

（4）二次風的調整。當摻燒煤種燃燒特性低于設計煤種時，第一層一次風與第二層一次風之間的二次風應適當減小，第二層一次風與第三層一次風之間的二次風應適當增大;當摻燒煤種燃燒特性優于設計煤種時，第一層一次風與第二層一次風之間的二次風應適當增大。

4結束語

綜上所述，為降低火力發電企業的發電成本，保證燃煤機組安全、經濟、環保運行，對混煤摻燒技術的研究具有十分重要的意義。

參考文獻

[1] 王英敏，張志剛，張文君，等.火電機組混煤摻燒與優化系統研究與應用[J].科學技術與工程，2020，20（14）：5633-5638.

[2] 孫培波，楊永偉，李耀德，等.基于燃煤高位發熱量下混煤摻燒熱效率研究[J].電力勘測設計，2020（3）：27-31.