（中电建甘肃能源华亭发电有限责任公司 甘肃华亭 744106）
摘要：在发电产能过剩的市场背景下，火电行业整体形势下行，煤价高位运行，燃料成本进一步压缩火电企业利润空间，为提高CFB锅炉发电机组市场竞争力，煤泥掺烧技术广泛应用。本文针对大型CFB锅炉煤泥掺烧的输送设备选型应用，煤泥掺配精细化管理，锅炉运行存在的问题及优化调整，设备维护治理进行研究应用，实现CFB锅炉大比例煤泥掺烧，控制了燃料成本，提升了CFB锅炉机组市场竞争力。
关键词：CFB锅炉、煤泥掺烧、输送设备、优化调整、运行维护
1 前言
煤泥是大型矿区在原煤洗选加工过程中产生的主要副产品，周边矿区每年产生的煤泥、煤矸石达150余万吨，因其含水高、黏性大、热值低及难以运输，遇水流失，污染土壤地下水，风干飞扬，粉尘污染等因素，其工业利用价值较低，被当做工业垃圾处理，对矿区自然环境造成了破坏，给地方环保治理工作带来了极大压力。同时，甘肃电网随着新能源装机的快速发展，火电机组发电空间不断被压缩，面对原煤价格高、上网电价低等不利因素，降低发电燃料生产成本，才能有效提高火电企业市场竞争力[1]。结合以上两方面的综合考虑，将矿区煤泥、煤矸石充分利用于火电企业，作为发电燃料，即降低发电成本，又能缓解地方环保治理的压力[2]。因此，公司大力挖掘CFB锅炉潜力，对煤泥掺烧技术进行研究和应用，实现了CFB锅炉对煤泥的大比例掺烧。
2 机组概述
某公司1、2号锅炉为东方锅炉厂生产的480吨/时超高压一次中间再热CFB锅炉，采用单汽包、自然循环、汽冷式旋风分离器、固态排渣、全钢结构炉架、全封闭岛式布置。
锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。
原煤带式输送、环锤式碎煤机、双转式筛煤机、粗细高幅振动筛、可逆锤击式细碎机、叶轮给煤机、双向回转式悬臂斗轮机。锅炉设计入炉煤热值18.8MJ/Kg，最大耗煤量76.8吨/时，如上表1。
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3 掺配输送技术选择
国内比较成熟的CFB锅炉煤泥掺烧输送主要有两方面技术，一方面是通过煤泥制浆，通过膏体泵增压管道输送，从锅炉顶部送入炉膛燃烧，此种输送技术对煤泥质量及锅炉床温要求比较高，需要炉内蓄存大量的热量，对送入炉内的煤泥浆进行烘干，达到煤泥扩散要求，实现充分燃烧。否则，将会是煤泥浆降落至炉床，造成低温结焦。因此，在保证炉内蓄热充分的条件下，能实现40%的最大掺烧量[3]。另一方面是通过蒸汽烘干设备对煤泥进行烘干预处理，在进行破碎制粉，通过风机气力输送，从锅炉前墙送入炉膛燃烧，此种输送技术对炉内温度适应性好，但由于烘干预处理能力有限，掺烧最大比例能达到40%，同时设备投资费用大，能耗高，后续维修成本大。
综合分析以上两种煤泥输送技术，结合我公司实际设备情况及大比例掺烧的要求，最终采用煤泥制浆管道输送炉顶送入技术，同时应用原有燃煤皮带输送设备，对运入厂内煤泥进行晾晒脱水，按照一定比例将煤泥、矸石、原煤均匀掺配，通过输煤系统皮带输送，给煤机送入炉内燃烧。经干煤棚中转储存，可有效保证了阴雨天气的连续掺配，实现了两条线路同时输送掺烧技术（图1）。
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4 掺烧技术研究
4.1煤泥掺配精细化管理
4.1.1 做好煤泥入厂管理，控制杂质含量
由于煤泥各大矿区煤泥利用价值低、储存困难，在煤泥存放过程中将矿区废料垃圾一同存放，造成运入厂内煤泥质量差，矿区废料垃圾较多，人工捡拾工作量，人工成本高，捡拾后难以保证质量，造成输送系统故障率高，设备维修成本增加，设备连续运行可靠性差。为了有效实现入厂煤泥质量管控，我公司与各供应矿区协调，对矿区煤泥专场存放，并派专人定期对矿区存放情况进行检查督导，通过源头管控，有效保证了入厂煤泥质量，杂质含量可降低90%。
4.1. 2“以质定送，以热定量”弹性掺配
各矿区地质特性不同，土质特性不同，产生的煤泥成分及特性不同，煤泥的粘性、流动性及泥内石块混合量不同，造成煤泥制浆管道输送系统过筛率低，管道内流动性差，炉内扩散燃烧效率低。我厂结合煤泥特性及输送系统特点，对入厂煤泥特性分析分类，根据质量确定输送系统，将质量好，流动性高的煤泥存入煤泥池，通过煤泥制浆管道输送；将质量差，粘性大，流动性差的煤泥存入煤场晾晒脱水，通过输煤系统皮带输送，保证了大比例掺烧的输送量。
各矿区产生的煤泥热值不同，对入厂煤泥按量掺烧，造成入炉煤加权热值不稳定，甚至出现低于锅炉稳燃极限，燃烧调整波动较大，极易导致锅炉灭火异常状态发生。为了使掺配后的入炉煤热值稳定，保证锅炉燃烧工况良好，我厂加大入厂煤泥的采、制、验管控，入厂管理实现双轨制，准确标定采集入炉煤热值。同时，划定管道输送（11MJ/Kg）及皮带输送(14MJ/Kg)掺配热值红线，将不同热值的煤泥按照比例均匀掺配存入煤泥池管道输送；将不同热值的煤矸石筛分、破碎后与不同热值的煤泥、原煤按比例均匀掺配皮带输送，实现了以热定量，保证了锅炉稳定燃烧。
4.1.3分炉掺配，分仓输送，灵活管理
某公司两台480吨/时CFB锅炉按照同一标准掺烧煤泥、矸石、原煤，出现锅炉燃烧状态差异化，#1锅炉床层物料粗颗粒沉积较多，物料流化质量差，时常出现局部结焦现象；#2锅炉炉内循环物料较多，不易排出，返料器负荷大，出现返料不畅，返料器振动现象。出现异常运行工况时，需要减少劣质煤掺配，提高入炉煤热值进行调整，造成劣质煤掺配连续性差，影响掺配比例。对两台锅炉参数对标，深入研究分析，发现锅炉运行特性不同。因此，根据锅炉特性选择适应性掺烧，强化差异化管控，通过调整矸石、煤泥、原煤比例分炉掺配，分仓输送，成功解决锅炉燃烧出现的异常状态，保证了劣质煤掺烧的连续性及大比例掺烧量。
4.2运行调整优化管理
在煤泥大比例掺烧的情况下，入炉煤加权热值由设计值18.8MJ/Kg下降至13.5MJ/Kg，降幅1260大卡。由于入炉煤热值与设计煤中偏差较大，锅炉运行中出现循环物料塌床、锅炉结焦、给煤机堵煤、返料器振动、返料不畅、排渣堵塞安全风险，严重阻碍煤泥大比例掺烧的实施，通过综合分析研究，优化运行调整，成功解决存在的难题。
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4.3设备维护治理管控
4.3.1改造监控测点，提高运行空的可靠性
增加炉膛压力保护测点，对炉膛压力保护开关进行单独取样，炉膛压力采用三取中优化，提高锅炉保护的可靠性；对DCS控制进行优化，调整各自动回路参数，确保锅炉减温水自动能够适应大比例掺烧煤泥所引起的燃烧扰动；对锅炉炉膛、返料器、旋风分离器部位的热控测点进行逐一核对，核对安装位置，进行管路核对疏通，使运行调整中能够准确掌握炉内及返料器内物料量及物料高度，并进行有效调整控制。
4.3.2防磨防爆治理
随着煤泥、煤矸石等劣质煤的大量掺烧，入炉煤质变化较大，炉内受热面磨损加剧，对锅炉防磨防爆工作提出了新的挑战。针对炉内过热器、再热器部分管屏在运行中超温现象，对管屏实施绝热浇注料的敷设工艺，杜绝了超温的发生；分析物料循环集中部位，实施超音速金属喷涂，2019年#1、#2锅炉预防性喷涂248.66㎡；对密相区及分离器入口部分耐磨可塑料进行重点防治。
同时，在锅炉停运检修期间，严格落实锅炉受热面检修标准化检查治理流程和责任区域制度，进一步提高了锅炉防磨防爆工作水平。煤泥掺烧运行期间，实现29个月零非停，连续运行长达到245天，创下国内循环流化床锅炉良好运行记录。
5 成果评价
5.1有效降低了发电成本
通过CFB锅炉大比例煤泥掺烧技术研究应用，实现了CFB锅炉大比例煤泥掺烧，入炉热值由原设计的18.8MJ/KG降至13.5MJ/KG。有效的降低了发电成本，成功实现了以小博大，将145MW机组燃料成本降低至600MW机组水平，提升了企业综合竞争力。
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图像3入炉煤热值曲线
5.2 实现煤泥资源化利用，获得了国家资源综合利用电厂的税收优惠政策
通过积极掺烧，实现废物利用。2017年以来，单日最大掺烧比例达到82%，单月最大掺烧比例达到72%，年均综合掺烧比例达到了65%，获得了国家发改委资源综合利用认可，享受了国家资源综合利用电厂的税收优惠政策，扩大了公司利润新的增长点。
5.3 降低环保风险，取得了优先发电权
通过大比例煤泥掺烧，消纳了地方矿区产生煤泥，缓解地方环保治理压力，实现煤泥利用清洁化，被甘肃省评为“循环经济示范企业”，是在甘火电企业唯一一家，获得地方政府的大力支持，取得了优先发电权，年度基础发电量提升30%，享受标杆电价结算。
6 综合经济分析
2017年某公司投入煤泥系统，开展煤泥掺烧工作以来，不断总结经验，优化调整、治理设备、解决暴露问题；不断提升掺烧比例，在各种调峰运行负荷下，实现#1、2锅炉全年综合掺烧比例达到65%以上，节约燃料成本显著，2017年节约成本3000万，2018年节约成本4200万，2019年截至9月份节约燃料成本7000万，累计节约燃料成本1.42亿元，为我厂降本增效发挥重要作用，提升了市场竞争的综合实力。
参考文献
[1]孙献斌,李光华,蒋敏华.循环流化床锅炉技术领域几个前沿课题的研究[J]热力发电,2005(11):8-12.
[2]黄忠.《循环流化厂锅炉优化改造技术》，北京：中国电力出版社
[3]孙献斌,黄中.大型循环流化床锅炉技术与工程应用[M].版.北京:中国电力出版社,2013:1-15.
作者简介
荔红宏，男，汉族，工程师，大学本科学历，从事火力发电厂工程技术管理工作。
许可相，男，汉族，工程师，大学本科学历，从事火力发电厂发电运行技术工作。
论文作者:荔红宏,许可相
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/10
标签：锅炉论文; 热值论文; 矿区论文; 成本论文; 炉膛论文; 大比例论文; 原煤论文; 《电力设备》2019年第23期论文;