摘要:受国家去产能政策以及安全环保检查、煤矿以销定产等因素影响，煤炭供需关系处于偏紧态势，导致煤炭价格持续高位运行，火电厂燃煤成本剧增，大大挤占了利润空间，一定数量的火电厂甚至出现亏损状态。为摊薄燃煤成本，火电厂可以实施经济煤种混配掺烧手段，来降低燃煤成本。同时为控制电厂锅炉硫氧化物的排放量，也需混配、掺烧低硫煤，使之达到排放标准。但配煤掺烧会对机组的安全运行带来一些新的问题，为了更好的解决这一问题，本文将在分析煤质特性的基础上，对配煤掺烧进行研究探讨。
关键词：混配煤；煤质特性；掺烧
煤炭是火电厂提供能源（化学能）的物质基础，燃煤费用占发电成本的70%左右，因此火电厂的燃料管理显得尤为重要，掺烧本身的目的是降低燃煤成本，减少环境污染，但配煤掺烧，由于煤质不可能达到锅炉的燃煤设计标准，因此可能造成锅炉效率降低，输煤系统的损坏，从而造成较大的经济和安全隐患。所以需要煤炭进入输煤系统时按照煤质特性并根据锅炉的技术参数，进行合理的掺配，保证火电厂的安全经济运行。
1、混配煤的基本理论
将多品种煤混合，配制成最可能接近原锅炉设计所用煤质，使锅炉安全、经济、高效率地运行，从而降低燃料成本，降低硫氧化物的排放。
混配煤应考虑煤质以下基本特性
（1）煤的燃烧特性
混配掺烧的首要原则是保证煤种在掺烧过程中，保持其燃料性能，也就是保证锅炉内的混配煤燃烧稳定。煤的燃烧特性指标现做如下阐述：
1）水分。它是电煤的一项重要特性指标，水是煤中不可燃成分，煤中水分含量越高，势必会增大运输量及经济负担，降低热值，锅炉烟气量增加，由烟气带走的热量也越多，因此加大了排烟热损失及引风机的能耗，但水分过低也有弊端，这易造成煤粉飞扬而污染环境，煤中含有适量水分对燃烧有利。一般认为煤中水分超过8%时会给输煤系统造成麻烦，但对烧褐煤的锅炉水分（Mt）可达22%。
2）挥发分。它是发电厂用煤的重要指标，挥发分的高低对煤的着火和燃烧有较大影响。挥发分高的煤易着火，火焰大，燃烧稳定，但火焰温度较低。相反，挥发分抵的煤，不易点燃，燃烧不稳定，化学和机械不完全燃料损失增加，严重时，甚至还能引起熄火。
3）灰分与发热量。它们是衡量发电用煤的最重要指标，也是煤炭计价的主要依据。煤中灰分与发热量之间具有一定的相关性。灰分越高，意味着煤中可燃成分减少，发热量降低，燃烧温度下降，燃烧稳定性减弱，降低锅炉效率。此外，煤中灰分高，锅炉受热面的磨损加剧。
电力用煤要求灰分不能太高，热值不能太低。并尽可能降低成本，且与锅炉设计煤质接近，这就要求混配煤种时兼而考虑。
（2）污染物排放特性。煤中硫分是一种极其有害的杂质，对煤的贮存、燃烧和环境保护都会带来极不利的影响。煤中硫在锅炉内燃烧后，产生二氧化硫（SO2）及三氧化硫(SO3)，通常情况下SO3占SO2的0.5%—2%左右，相当于煤中硫分的1%—2%以SO3的形式排放出来，另外烟气中水分与SO3反应生所硫酸气体，硫酸气体在温度降低时会变成硫酸雾，酸雾遇见粉尘或雨水会成酸尘或酸雨，造成大气污染。对于发电企业来说，将硫分相对高的煤与低硫煤混配，并加装脱硫装置从而达到环保要求。
（3）煤的可磨性。是反映煤在机械力作用下被磨碎成小颗粒的难易程度的一种物理性质，也是衡量制粉电耗的一个尺度。它是用以表征其磨制粉的难易程度。煤越软，可麿性指数越大，磨粉时电耗越小。电锅炉设计人员习惯使用哈氏可磨性指数（HGI）来决定制粉系统。电力用煤要求HGI在50-90范围内。低于50者为特硬煤，高于90者为特软煤。电厂希望用HGI值较大的煤以减少磨煤机能耗而提高运行的经济性。
（4）灰熔融性与灰成分。灰熔性是影响锅炉安全经济运行的指标。锅炉结渣会使受热面吸热减少，烟温升高，降低锅炉出力，结渣严重时，被迫停炉。为避免锅炉严重结渣，对煤质及灰渣特性方面的要求是，煤的灰分及含硫量不宜太高，煤粉粒度不宜太大，煤灰应具有较高的软化温度。
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2、混配煤的掺烧管理
（1）煤的质量验收与分类存放
要从源头上严格监督煤炭质量，根据购货合同要求，防止劣质煤进厂。进厂后实施自动化采样，提高煤样的代表性，从而能准确化验分析出煤样的各项属性指标。对各不同煤种的存放，要做好标记及记录，保证各煤种的准确性。由此进行合理的分类存放。
（2）混配煤配比主要原则如下：
各类煤种尽量单独入炉，以煤仓做为不同煤种的分类容积，暂时不考虑不同的煤掺混后进入同一煤仓中，这主要由于掺混后的煤种的特性复杂，目前理论上还研究不成熟。
下层燃烧器尽量燃用高水分，挥发分高的褐煤，煤粉细度R90应在35%-45%区间，下层燃烧器尽量燃用高熔点的煤种。中层燃烧器尽量燃烧低水分，高热值，低挥发分的煤种，煤粉细度R90应在26%-35%区间，燃用煤种熔点不能太低。上层燃烧器尽量燃用挥发分高的煤种，上层燃烧器可用熔点较低的煤种。水分可以较低，煤粉细度26%-35%区间。
根据各煤仓煤质的挥发分来确定一次风速，挥发份越高，一次风速相应提高。
根据各煤仓煤质的热值来确定对应的二次风速，热值越高，二次风速相应降低。
根据总煤量的平均挥发分来确定氧量，高挥发分采用低氧量，低挥发分采用高氧量确定混配煤的掺烧原则。
（3）配煤的混匀度
混匀的目的就是缩小煤质的波动性，有利于锅炉的正常燃烧，提高锅炉热效率。
1）依据锅炉燃烧需要的煤质量编制好混煤计划。确定参与混合的品种煤及其比例。
2）预先测定好参与各种煤的不均匀性，然后计算出混合前煤的不均匀性。
3）从最后阶段混合的煤流中采取煤样并计算出混合后煤的不均匀性。
4）利用混合前与混合的不均匀性即可计算出混合煤的均匀度。
3、掺烧经济煤种注意事项
（1）掺烧经济煤种时，要加强设备巡视检查和燃烧调整，根据煤质变化及时调整磨煤机运行台数，保证机组负荷稳定。
（2）掺烧经济煤种要注意结焦情况变化。发生结焦时，要观察各层喷燃器挂焦情况，确定发生结焦制粉系统及结焦煤种，根据焦量适时调整上煤结构，在保证安全运行的前提下，保证最大经济煤种掺烧量。
（3）要加强原煤仓检查巡视，尤其要注意备用原煤仓温度变化，发现温度有升高趋势要检查原煤仓出口插板关闭严密，及时启动该制粉系统运行，进行降煤位、降温处理。如确定原煤仓内存煤已自燃，要进行注水、放煤处理，严禁带火煤进入给煤机、磨煤机。如机组停运或原煤仓长时间备用时，要保证原煤仓存煤用尽或放尽，不允许有存煤、存粉，防止存煤、存粉自燃。
（4）燃用高挥发份煤种时，要加强磨煤机温度调整，防止给煤机断煤引起磨煤机内部爆燃，保证设备运行安全。如发生磨煤机爆燃，要对磨煤机本体、防爆门及附近电缆、油站进行全面检查，确保防爆门回座正常，及时清理积粉、积煤，消除爆燃造成的火灾隐患。另外制粉系统运行不稳定时严禁人员在磨煤机及制粉系统管路附近逗留，保证人身安全。
4、结束语
煤炭是经过亿万年才能形成的非再生的一次能源，随着煤炭资源的日益消耗，可开采的储量越来越少。燃煤发电企业突出节能降耗成为发展趋势，加强对燃煤的管理，提高效能，一直是发电企业的重要一环。优化配煤掺烧技术已经成为许多电厂燃料管理的重要举措，它可以通过控制煤的挥发分、发热量和硫分等煤质参数从而适应锅炉负荷、排放以及结渣等条件的要求，以确保锅炉运行的安全性与经济性。充分掌握混配煤掺烧的原理和技术，就能最大限度的保护设备，降低成本，节约能源。
参考文献
[1]曹长武.动力用煤特性检测与应用分析，电力工业部，1994.
[2]方文沐等编，燃料分析技术问答，中国电力出版社，1993.
论文作者:王瑞娇,王建明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：煤质论文; 锅炉论文; 水分论文; 火电厂论文; 灰分论文; 制粉论文; 特性论文; 《电力设备》2017年第21期论文;