4×600MW 燃煤機組摻燒煤泥煤種經濟性評價分析

張亞霖 華能云南滇東能源有限責任公司

1 鍋爐燃燒系統概述

鍋爐燃燒系統由濃縮型EI-XCL 雙調風燃燒器、乏氣管、分級風管、開式風箱（燃燒器二次風和分級風風箱）等組成，共配備24 只燃燒器，前、后拱各12 只，其中12 只燃燒器二次風順時針方向旋轉，另外12 只逆時針方向旋轉。

來自磨煤機的一次風煤粉氣流進入一次風濃縮裝置之后，使50%的一次風和10%～15%的煤粉分離出來，經乏氣管垂直向下引到乏氣噴口直接噴入爐膛燃燒，其余的50%一次風和85%～90%的煤粉由燃燒器一次風噴口噴入爐內燃燒。

燃燒器上配有雙層強化著火的軸向調風機構，從風箱來的二次風分兩股分別進入到內層和外層調風器，內層二次風產生的旋轉氣流可卷吸高溫煙氣引燃煤粉，外層二次風用來補充煤粉進一步燃燒所需的空氣，使之完全燃燒。

在燃燒器調風器入口設有二次風調風套筒，控制調風套筒的位置（即開度）可以控制進入單個燃燒器的二次風總量。在內二次風通道入口端設有調風盤，改變調風盤的位置（即開度）可以調節進入內二次風通道的風量，從而改變單個燃燒器內、外二次風的風量比。內、外層二次風的旋流強度可以通過調整軸向葉片的設置角度而改變，從而調節煤粉氣流的下射能力。

2 煤質數據

鍋爐設計燃用無煙煤，具體煤質分析化驗數據如表1 所示，但受富源礦區礦難影響，日常運行入廠煤大部分為貴州地區高硫煤，煤質分析與設計煤種相差較大，具體統計結果如表2 所示。

表1 設計煤質數據

表2 實際入廠煤統計數據

從設計煤質、實際燃用煤質和摻燒煤泥的煤質數據對比可以看出，設計為無煙煤但實際運行時的燃用煤質已為貧瘦煤，雖與原設計煤質干燥無灰基揮發分的偏差不是很大，但煤的低位發熱量降低了很多，導致入爐煤量比設計增加較多；摻燒煤泥的干燥無灰基揮發分高達20%，全水分20%左右，熱值僅為3165 kcal。該煤泥具有高揮發分、高水分、低熱值、低流動性的特點，對制粉系統的干燥能力、磨煤機的研磨能力都有較大影響，同時煤泥極易在輸煤皮帶、落煤管等區域黏結，造成堵塞，嚴重時可能造成磨煤機大面積斷煤等不安全時間發生。

3 摻燒煤泥時鍋爐的運行特性

該電廠鍋爐為“W”型火焰鍋爐，設計燃用煤種為無煙煤。摻入與原設計煤質差別較大的煤泥后，鍋爐運行特性會有較大的差別。

3.1 著火穩定性的影響

鍋爐內無煙煤摻燒煤泥時，煤泥揮發分高，煤泥著火溫度低，進入爐膛后吸收爐內火焰的輻射熱量首先著火，且煤粉氣流火焰的傳遞速度較快，對鍋爐低負荷時的穩定燃燒有一定好處。

3.2 燃盡特性的影響

煤泥摻配按照混合單側摻配原則，摻配比例10%“混合磨制”時，煤泥的HGI 可磨度較低（難磨）、水分大，粘結性強，而無煙煤的可磨度較高（易磨）。由于混煤的煤粉顆粒具有析出特性，較粗的煤粉顆粒中難磨的煤種含量較多，較細的煤粉顆粒中易磨的煤種含量較多。混合的煤粉進入爐膛內后，著火溫度較低的煤泥同樣吸收爐膛火焰的輻射熱量首先著火，與難著火的無煙煤“搶風”燃燒較為充分；而難著火的無煙煤，雖然著火前期風量不足燃燒不充分，但與難磨的煤泥相比煤粉細度要偏小許多容易燃盡，燃盡特性不會變差。總的來說摻燒煤泥會導致煤粉的燃盡特性變好，飛灰含碳量會有所降低。

3.3 爐內結焦的影響

摻燒煤泥時爐膛的火焰溫度和爐膛出口的煙溫，按照理論分析變化較小。摻燒煤泥后爐內的結焦情況與煤質的特性有較大關系。從摻燒煤泥的煤質分析結果可以看出，煤泥揮發分較高，摻燒煤泥時會使鍋爐的結焦狀況相應加重。

4 摻燒煤泥的經濟性分析

鍋爐摻燒煤泥前后對比數據如表3所示。從對比結果可以看出，摻燒前原煤全水分、低位發熱量、收到基碳含量等指標差別較大，這些煤質指標對鍋爐的熱效率影響較大。摻燒煤泥后煤質指標有所下降。

表3 實際燃用入爐煤數據

本文選取鍋爐負荷370MW 工況下進行熱效率估算。環境溫度20℃、排煙溫度130℃保持不變，固體未完全燃燒熱損失和散熱損失基本保持不變。按照采購原煤價格，現實際燃用的煤價為705 元/t（折合成標準煤），摻燒煤泥的煤價為527 元/t（折合成標準煤），脫硫石灰石單價按照42.5 元/t，按照當前10%摻入比例煤泥的經濟性計算結果如表4 所示。

表4 摻燒10%煤泥的經濟性計算結果

從表4 計算結果可以看出，隨著煤泥摻配，鍋爐熱效率降低，鍋爐燃煤量、送風量和煙氣量增加，但鍋爐的燃煤成本由于煤價的降低而減少。370MW 時節約的費用469.71 元/h，因煤泥硫分低，摻配后脫硫運行成本（石灰石）降低276.25 元，總計節約費用667.72 元。隨著負荷提高，煤泥摻配量的上升，節約的成本更加明顯。

5 結語

綜上所述，該電廠摻燒10%比例煤泥后，鍋爐燃燒穩定、鍋爐輕微結焦，輸煤落煤管輕微堵塞，給煤機斷煤次數不多，不影響鍋爐整體安全運行；同時摻燒10%比例煤泥后，燃料成本降低469.71 元/h，石灰石成本節約276.25 元/h，總計節約成本667.72 元/h，節約成本費用明顯。

隨著負荷率提升，煤泥摻配量加大后，節約成本效果將更加明顯。但隨著負荷率提升，煤泥摻配量上升后，單側摻配煤泥過多可能導致落煤管堵塞、給煤機頻繁斷煤現象，建議采取雙側按比例摻配，一側摻配量多，一側摻配量少，盡量減輕給煤機斷煤頻次。