國(guó)能（肇慶）熱電有限公司 鄭 剛

1 引言

隨著國(guó)家電力體制改革的深化，目前發(fā)電企業(yè)面臨著一個(gè)全新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)只有不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，才能在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。對(duì)于火電廠而言，機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷、高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，因此煤質(zhì)管理是火電廠生產(chǎn)運(yùn)行管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，促使火電廠煤炭供應(yīng)來(lái)源日趨多樣化，煤種變化也日趨頻繁。煤種變化給鍋爐運(yùn)行、鍋爐設(shè)備及鍋爐熱平衡帶來(lái)諸多問(wèn)題，如機(jī)組出力下降、供電煤耗上升、廠用電率升高等[1]。如何避免煤質(zhì)變化帶來(lái)的不利影響，是每一個(gè)火電企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。本文針對(duì)復(fù)雜煤質(zhì)對(duì)火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響展開(kāi)試驗(yàn)研究，并提出了相應(yīng)的對(duì)策及建議，希望能為促進(jìn)我國(guó)火力發(fā)電事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

2 研究目的

探究不同水分、灰分、揮發(fā)分、含硫量、灰熔融性燃煤對(duì)火力發(fā)電廠機(jī)組設(shè)備、發(fā)電能量及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，從而為科學(xué)開(kāi)展煤質(zhì)管理，促進(jìn)火力發(fā)電廠生產(chǎn)安全及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)提升奠定基礎(chǔ)。

3 研究方法

3.1 煤質(zhì)選擇

選取兩種煤質(zhì)特征的燃煤開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室研究，燃煤特征詳見(jiàn)表1。

表1 燃煤特征

表1 煤質(zhì)特性對(duì)電廠設(shè)備及部件的影響

3.2 試驗(yàn)實(shí)施

將1號(hào)煤、2號(hào)煤分別投入#1、#2機(jī)組，觀察記錄不同煤質(zhì)特征的燃煤對(duì)機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行的影響，包括對(duì)機(jī)組設(shè)備的、對(duì)發(fā)電能量的影響及對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響等。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 對(duì)機(jī)組運(yùn)行設(shè)備的影響

火力發(fā)電廠燃煤應(yīng)用流程如圖1所示，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中燃煤會(huì)經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、磨碎、燃燒到最后的灰處理及煙氣排放整個(gè)過(guò)程。

圖1 火力發(fā)電廠燃煤應(yīng)用流程

由圖1可知，不同煤質(zhì)特性會(huì)對(duì)電廠設(shè)備及部件運(yùn)行產(chǎn)生不同影響。

煤質(zhì)特性對(duì)電廠設(shè)備及部件的影響詳見(jiàn)表1。

通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)#1機(jī)組空氣預(yù)熱器腐蝕嚴(yán)重，煙氣中SO3含量較高，鍋爐設(shè)備堵灰嚴(yán)重，磨煤機(jī)部件及輸煤管道磨損明顯，皆因?yàn)?號(hào)煤各項(xiàng)指標(biāo)均高于2號(hào)煤。水分較高，燃燒時(shí)會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)、汽化現(xiàn)象，會(huì)消耗大量熱量，致使?fàn)t膛溫度降低，煤粉無(wú)法充分燃燒，同時(shí)還會(huì)增加排煙量；灰分高、揮發(fā)分地等特性造成燃燒溫度不足，造成燃燒不充分，增加灰渣排放量，對(duì)鍋爐、電除塵器等設(shè)備造成不利影響[2]；雜質(zhì)多造成燃燒不充分，爐膛溫度不足，不僅難以提升發(fā)電效率，還增加了設(shè)備磨損程度。

3.3.2 對(duì)機(jī)組發(fā)電能力的影響

經(jīng)比較，#1機(jī)組比#2機(jī)組最大出力低6.9，發(fā)電能量明顯低得多，究其原因是1號(hào)煤品質(zhì)更差，應(yīng)用中導(dǎo)致機(jī)組最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷較高，調(diào)峰能力較弱，無(wú)法滿足電網(wǎng)供電要求。

3.3.3 對(duì)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

一是發(fā)電能耗比較。#1機(jī)組運(yùn)行中，因1號(hào)煤無(wú)法充分燃燒，造成直接運(yùn)行能耗上升；其次是1號(hào)煤屬于難燃煤，應(yīng)用中需投入大量助燃油，增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。二是燃煤用量比較。從價(jià)格上看，1號(hào)煤?jiǎn)蝺r(jià)雖比2號(hào)煤便宜，但在發(fā)電過(guò)程中，煤用量較大，而很大一部分煤并未直接用于發(fā)電，僅作為發(fā)電消耗資源浪費(fèi)掉。三是鍋爐經(jīng)濟(jì)性。1號(hào)煤發(fā)熱量、揮發(fā)分、燃盡率、灰分等重要指標(biāo)均低于2號(hào)煤，因而在燃燒過(guò)程中造成鍋爐效率不足，經(jīng)濟(jì)性不達(dá)標(biāo)。

4 提升復(fù)雜煤質(zhì)發(fā)電效能的有效對(duì)策

4.1 加強(qiáng)燃煤采購(gòu)環(huán)節(jié)控制

針對(duì)復(fù)雜煤質(zhì)情況，在采購(gòu)過(guò)程中，要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)煤種、煤質(zhì)的選擇，適合本電廠的煤種和煤質(zhì)。

4.2 加強(qiáng)燃煤運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制

要合理安排運(yùn)煤車輛，根據(jù)實(shí)際情況確定好卸煤方式；合理安排運(yùn)煤時(shí)間，盡量減少煤車在路上停留時(shí)間；根據(jù)運(yùn)輸情況合理安排人員及時(shí)對(duì)煤進(jìn)行清理、分類、堆放、裝車等工作；做好對(duì)運(yùn)煤車輛的跟蹤管理工作。

4.3 加強(qiáng)燃煤儲(chǔ)存環(huán)節(jié)控制

要建立完善的儲(chǔ)煤管理制度，制定合理的儲(chǔ)煤計(jì)劃；合理安排儲(chǔ)存場(chǎng)地和儲(chǔ)煤場(chǎng)地。

4.4 加強(qiáng)對(duì)入爐煤質(zhì)的檢測(cè)

加強(qiáng)對(duì)入爐煤質(zhì)量的檢測(cè)工作，通過(guò)安裝煤質(zhì)在線檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行煤炭質(zhì)量檢測(cè)，掌握煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的煤質(zhì)變化情況，從而在應(yīng)用過(guò)程中進(jìn)行配煤方案優(yōu)化調(diào)整，降低劣質(zhì)煤品對(duì)發(fā)電生產(chǎn)的影響；根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，同時(shí)要合理調(diào)整燃燒系統(tǒng)運(yùn)行方式和鍋爐運(yùn)行方式，注重對(duì)燃料系統(tǒng)設(shè)備的檢查維護(hù)，確保燃料系統(tǒng)始終處于安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中。

4.5 充分做好各煤種的配煤、混煤工作

按比例進(jìn)行混配。這種方法適用于混煤成分較單一且燃燒穩(wěn)定狀況。通過(guò)該方式方法進(jìn)行混配，減少了因煤質(zhì)變化帶來(lái)的不利影響。但煤質(zhì)變化時(shí)，若按比例進(jìn)行混合，則會(huì)造成混煤燃燒不穩(wěn)定，且對(duì)鍋爐燃燒調(diào)整提出了更高的要求。如果混煤中出現(xiàn)發(fā)熱量偏低或揮發(fā)分偏低的現(xiàn)象時(shí)，對(duì)鍋爐運(yùn)行會(huì)造成不利影響[3]。

按煤種進(jìn)行配煤。即通過(guò)不同煤種間的相互適應(yīng)，克服配煤方案選擇時(shí)確定煤種類別多、配煤要求高、混合后難以控制等缺點(diǎn)，保證鍋爐正常運(yùn)行。這種方法雖然能解決部分煤質(zhì)變化造成鍋爐出力下降或排煙溫度升高等問(wèn)題，但要確定不同煤種之間相互適應(yīng)的最優(yōu)比例比較困難。一是盡量使用變質(zhì)程度較低的煤種；二是盡量減少用水洗煤的次數(shù)；三是在不影響鍋爐安全運(yùn)行的前提下盡可能提高原煤磨制后的細(xì)度；四是應(yīng)盡量縮短原煤存放時(shí)間以減少變質(zhì)程度較高煤種對(duì)鍋爐運(yùn)行造成不利影響。在實(shí)際應(yīng)用中需要嚴(yán)格控制摻燒比例，如果摻燒比例過(guò)大，會(huì)造成鍋爐燃燒不穩(wěn)；如果摻燒比例過(guò)小，則會(huì)造成鍋爐出力不足。因此要根據(jù)電廠企業(yè)應(yīng)對(duì)不同煤種摻燒比例進(jìn)行配煤設(shè)計(jì)，盡可能減少混合后的變質(zhì)程度較高煤種對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定性的影響。

4.6 優(yōu)選鍋爐運(yùn)行方式

燃煤鍋爐運(yùn)行方式選擇，應(yīng)綜合考慮負(fù)荷變化、煤種變化、經(jīng)濟(jì)性等因素進(jìn)行優(yōu)化組合。國(guó)內(nèi)火電廠的鍋爐運(yùn)行方式主要有帶負(fù)荷運(yùn)行方式和備用燃燒方式兩種。兩種運(yùn)行方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

帶負(fù)荷運(yùn)行方式。是指在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)燃煤品種變化時(shí)，為了保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，要適當(dāng)降低負(fù)荷，以達(dá)到燃燒穩(wěn)定的目的。在帶負(fù)荷運(yùn)行方式下，可以保證鍋爐出力滿足鍋爐設(shè)計(jì)要求，但是當(dāng)燃料品種變化時(shí)，則會(huì)因煤質(zhì)變化使鍋爐出力下降或增加輔機(jī)設(shè)備的消耗。雖然該運(yùn)行方式會(huì)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生有一定影響，但隨著負(fù)荷的變化和輔機(jī)設(shè)備的完善，這種影響會(huì)逐漸減小。

備用燃燒方式。是指在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，為了保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，而在機(jī)組運(yùn)行時(shí)降低負(fù)荷。這種運(yùn)行方式可以保證鍋爐出力滿足設(shè)計(jì)要求和滿足機(jī)組輔機(jī)設(shè)備消耗等要求。但當(dāng)燃料品種變化時(shí)會(huì)造成鍋爐出力下降、負(fù)荷下降，甚至造成鍋爐無(wú)法燃燒以及輔機(jī)設(shè)備消耗增加等問(wèn)題。

當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化后，如果仍然采取傳統(tǒng)的帶負(fù)荷燃燒方式會(huì)使機(jī)組出力下降、廠用電率升高、設(shè)備可靠性降低等不利影響，因此，在日常生產(chǎn)過(guò)程中要隨時(shí)關(guān)注煤質(zhì)變化情況，并實(shí)時(shí)調(diào)整配煤方案和鍋爐運(yùn)行方式，以確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.7 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢，做好監(jiān)督管理

電廠企業(yè)在運(yùn)行生產(chǎn)期間，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢工作，尤其應(yīng)重點(diǎn)檢查爐內(nèi)煤粉的燃燒情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定、結(jié)渣等燃燒異?，F(xiàn)象，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理并反饋；建立專業(yè)的煤品質(zhì)監(jiān)隊(duì)伍，嚴(yán)格控制煤品運(yùn)輸質(zhì)量，嚴(yán)防吹安摻水，摻假，倒煤等行為。利用肉眼觀察和化學(xué)檢驗(yàn)方式進(jìn)行檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)煤炭質(zhì)量不符合要求，應(yīng)該將檢測(cè)信息反饋到采購(gòu)部，并采取單獨(dú)存放、退回或拒收等方式進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

電煤資源供應(yīng)日益緊張的局面造成煤質(zhì)變化幅度加大，在很大程度上增加了煤質(zhì)管理難度。復(fù)雜煤質(zhì)應(yīng)用于火電生產(chǎn)中，不僅增加相關(guān)設(shè)備磨損程度，還增加了生產(chǎn)能耗與生產(chǎn)成本，甚至加大了環(huán)境污染程度，為此，積極探究復(fù)雜煤質(zhì)對(duì)電廠生產(chǎn)的影響，并提出科學(xué)有效的對(duì)策能夠降低火電生產(chǎn)能耗，通過(guò)配煤方案優(yōu)化，確保煤品能充分燃燒，促進(jìn)電能產(chǎn)量的穩(wěn)定提升。