摘要：在火电厂的发电过程中，为减少客观资源的浪费，火电厂可通过低热值煤的配煤掺烧来降低发电成本。配煤掺烧是指按一定的比例将不同的煤种进行混配，形成混煤，以满足可使锅炉安全运行的各项基本要求。它可以提高煤的重复利用率，控制硫化物等有毒物质的排放，以及解决锅炉因受热而致使表面结渣等一系列问题，本文将在分析影响配煤掺烧的煤质特性指标的基础上进项探讨，并制定低热值煤配煤掺烧的管理措施。
关键词：配煤管理；低热值煤；发电厂；掺烧控制
通常来说，低热值煤热值低、水分高导致制粉系统出力低、磨煤机连续运行时间长，同时因水分高使烟气中含水量增加，导致烟气量增加，因烟气中水汽的汽化潜热的影响，综合使排烟热损失Ｑ２增加。同时，掺烧低热值煤后，由于不同层煤种煤质、细度、温度等差异影响了混合燃烧的均匀性，加之低热值煤的理论燃烧温度低，导致炉膛温度降低和飞灰可燃物升高，易造成不完全燃烧最终造成锅炉效率降低。配煤掺烧的首要原则就是要保证煤种在掺烧过程中保持混煤的燃烧稳定性，其影响燃烧特性最主要的指标通常包括水分、挥发分及发热量等。
一、低热值煤配煤掺烧的控制要点
1）煤的发热量。发热量代表着煤炭的使用价值，是煤炭性能指标中最重要的一点。在机组运行过程中，发热量还是验证锅炉是否处于热平衡、是否需要进行负荷调节及配煤掺烧的主要依据。发热量如果过高则可能不利于对煤粉在炉内的燃尽性，而且容易造成炉膛内热负荷的增加，从而可能对锅炉的安全运行产生影响；反之，如果发热量过低则可能会导致对制粉系统的运行压力增大，并可能使锅炉无法正常运行。
2）煤的挥发分和水分。煤的挥发分是煤燃烧特性的重要指标之一，它的高低将会直接对着火速度、燃烧产物的火焰性状和着火稳定性产生影响。煤中挥发分的数量随煤种的不同而变化。一般来说，挥发分的数量同煤的碳化程度成反比。如果煤种的挥发分低，则煤的燃烧稳定性和燃尽性也会相对较差；如果煤种挥发分过高，不仅着火会距离缩短，而且会威胁到燃烧器和制粉系统的安全运行。此外，水分作为煤的固有成分，由于它的存在，煤中可燃物质含量会相应减少。在燃烧过程中，如果含有过多水分，则会使煤不易燃烧，影响煤的燃烧速度，从而使得燃烧热损失增大，同时引风机也可能能耗增大。
3）煤的可磨性和污染排放特性。可磨性表示煤炭被磨制成粉的难易程度。煤种的可磨性将会直接影响制粉系统的运行状况。如果煤种的可磨性较差，制粉系统的出力将受到严重影响，系统性能会明显恶化。另外，配煤掺烧对污染物排放的影响主要需要考虑氮氧化物、二氧化硫以及烟尘。二氧化硫排放量主要与煤种的含硫量有关。氮氧化物排放则主要与煤种的挥发分和含氮量相关，对于挥发分高而含氮量低的煤种，其氮氧化物排放量相对较低。控制氮氧化物排放通常采用低氮燃烧技术和尾部脱硝两种手段。
二、某电厂低热值煤配煤掺烧试验
某电厂1号锅炉为SG－420/13.7－M778型超高压中间再热自然循环锅炉，设计燃煤的低位热值约为 27.17MJ/ kg。在其一次掺烧试验中，试验用煤主要为高热值的依拉湖煤和低热值的金马、同泰和露天煤矿煤，试验煤质分析结果显示，依拉湖煤与设计煤比较接近，金马、同泰和露天煤矿煤均为较高水分、较高灰分、低热值煤，露天煤的热值相对较高。各煤种的挥发分含量较高，灰熔点较低，金马煤和露天煤还具有较高的含硫量，各煤种灰中均含有较多的Fe2O3，煤的结焦特性较强。除露天煤比较容易研磨外，其它煤均为难磨煤种。
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随着低热值煤的掺烧，入炉煤的全水分和灰分将逐渐提高，混煤的发热量逐渐降低，挥发分含量基本不变，煤的可磨性下降（金马煤、同泰煤）或上升（露天煤）。因煤的挥发分含量均较高，低热值煤的掺入不会影响到煤粉的着火特性，在运行过程中仍要适当提高一次风速、注意控制磨出口风温以保护燃烧器喷口、防止喷口结焦和避免制粉系统爆炸事故的发生。煤水分的增加使制粉系统需要提高磨入口风温或增加入磨风量来提高磨煤机的干燥出力，同时要注意制粉系统堵磨、堵管的发生。煤的灰分升高、发热量降低则会使入炉煤量增加，磨煤机和输灰系统出力提高，煤的可磨性下降，煤粉变粗，从而影响到煤粉的燃尽。各煤种的灰熔点均较低，都属于结焦严重的煤。此外，煤的结焦特性还与灰成分和灰分含量有关。金马煤、露天煤的硫和铁含量较高，灰分含量也比较大；同泰和依拉湖煤的铁含量也比较高，煤的这些特性使得其在炉内燃烧时可能在水冷壁上形成较严重的结焦；煤灰中钠含量也较高，所以运行中除应密切注意炉内水冷壁的结焦情况外，对炉膛出口受热面的沾污和结焦也应注意。
三、电厂低热值煤的配煤管理
1）煤的质量验收与分类存放。从源头上严格实施监督以防止劣质煤进厂，从而确保煤质符合机组燃烧要求。首先，供煤单位需要提供煤质的化验数据，以便于提前了解煤质质量是否符合要求，并将此作为是否能卸入煤沟的前提条件。其次，对于火车来煤，可以对每一节车皮采用人工采样，对于汽车来煤，可采用汽车采样机对每一辆汽车来煤进行现场采样，以此提高煤样代表性。
2）确定配煤掺烧原则。在保证锅炉燃烧稳定以及机组运行经济性的原则下，根据各锅炉中燃煤具有的燃烧特性，制定出合理的配煤原则，从而保证锅炉各部分出力正常，锅炉可正常运行。配烧的煤种平均值以不偏离设计值为宜，平衡是配煤所必须掌握的原则之一，需要保证煤的燃烧特性不偏离，均处于正常。另一方面，掺烧时，应将高热值的煤种放在中偏上的煤层，这样便可以降低炉膛中部的热负荷。
3）配煤掺烧的现场管理。负责看管锅炉的工人要准确、及时掌握各台锅炉的燃烧情况，根据锅炉运行中随时可能出现的新情况迅速调整配煤掺烧方式，并把信息快速、及时向相关部门反馈。各个管辖范内的运行负责人要掌握好自己负责的锅炉的燃用煤种状况，合理配风，避免使得锅炉缺氧燃烧；另一方面需要安排巡检人员观察炉膛内煤的结焦程度，如发现有异常情况要迅速采取必要的控制措施。在进行锅炉燃烧调整、煤种更换试验时，尤其需要保证炉膛受热面的吹灰频度和燃烧组织的合理性，从而以便于控制炉膛的结焦状况。同时，输煤运行主管需要根据部门所要求的煤场存煤与燃料进煤的状况及混煤煤质加权指标，制订混煤掺配方案，将配煤指令准确录入运行管理系统，并将配煤指令告知负责人。输煤负责人根据主管的配煤指令进行上煤，当遇到特殊情况时，应及时与主管联系，不可自行变更取煤地点以及煤种。
4）煤场动态示意图及软件管理。可在信息平台上建立煤场动态示意图，按场地平面图标注煤种、数量、煤堆号和主要的煤质指标，方便负责人根据煤场的示意图下达上煤指令，并及时传给燃料运行负责人员。也通过由专业的锅炉运行工程师将其依据存煤量而总结的最近几天至一周的配煤掺烧指令发布在信息平台上，这样可以提高对锅炉配煤质量的合理控制，只需要值班人员都严格执行就行，管理节假日配煤运行的时候多会使用这种方法，来预防操作失误的不良后果。各负责人平会的上煤指令都会执行并在运行日志上保存，以备相关管理人员签约，用以监督。
四、小结
总之，随着电力的不断发展，优化配煤技术已经成为许多电厂燃煤管理的重要内容，其中，低热值煤的配煤掺烧是一个重点，如果我们可以充分掌握，并且在锅炉运行的前部环节做好燃料的掺烧，这样便能最大限度的保护设备和节约资源。
参考文献
[1]吴克河，姚佳慧.火电厂配煤优化模型的研究与实现[J].电力信息化，2009，22（04）.
[2]王亚生，李庆义.新增筒仓对火电厂配煤系统的改进[J].电力建设，2014，24（03）.
论文作者:饶亭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/31
标签：热值论文; 锅炉论文; 结焦论文; 煤质论文; 制粉论文; 较高论文; 发热量论文; 《电力设备》2017年第24期论文;