趙永國(guó)，劉 龍，劉衛(wèi)東，王廣兵，劉新坤

（國(guó)家能源菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032）

0 引言

2017 年煤炭?jī)r(jià)格上漲，大部分火力發(fā)電廠出現(xiàn)虧損。為了適應(yīng)嚴(yán)峻的煤炭市場(chǎng)行情，降低綜合入爐煤價(jià)格［1-5］，電廠三期2×330 MW 機(jī)組采用高低揮發(fā)分煤種混燒的思路，以最大限度降低燃料采購(gòu)成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

在混煤摻燒方案選擇和混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估研究中，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果直接計(jì)算經(jīng)濟(jì)煤種混燒的經(jīng)濟(jì)效益，但煤價(jià)實(shí)時(shí)變化，經(jīng)濟(jì)效益也是一個(gè)實(shí)時(shí)變化值，不好判定當(dāng)前煤價(jià)下混煤摻燒是否有經(jīng)濟(jì)效益［6-8］。因此，電廠熱試組提出了混煤摻燒邊界這個(gè)概念，混煤摻燒方案只要確定，混煤摻燒邊界值就是一個(gè)定值，判定混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性就變得簡(jiǎn)單便捷，即設(shè)計(jì)煤種價(jià)格與經(jīng)濟(jì)煤種價(jià)格的差值大于混煤摻燒邊界，混煤摻燒就可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，反之則會(huì)虧損。相對(duì)于傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方法，是對(duì)混煤摻燒方案選擇和混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的一種創(chuàng)新［6-8］。

1 發(fā)電機(jī)組概況

電廠三期2×330 MW 鍋爐為亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒、自然循環(huán)汽包爐，鍋爐型號(hào)為DG1025／18.2-Ⅱ4。單爐膛п 型露天布置，燃用煙煤，一次中間再熱，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)，爐頂帶金屬防雨罩。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，配3 臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨。燃燒設(shè)備為四角布置，切向燃燒，百葉窗式水平濃淡直流擺動(dòng)式燃燒器，風(fēng)、粉氣流從爐膛四角噴進(jìn)爐膛，噴口中心線與爐膛中心兩個(gè)假想切園相切，切圓直徑分別為D681 mm 和D772 mm；每角燃燒器共布置15 層噴口，包括有6層一次風(fēng)噴口，其中，A11、A12、A13、A14 為等離子燃燒器噴口，1 層頂二次風(fēng)（OFA）噴口，8 層二次風(fēng)噴口（其中3 層布置有燃油裝置）。一次風(fēng)噴口四周布置有可調(diào)節(jié)偏置周界風(fēng)。設(shè)計(jì)煤種是干燥無灰基揮發(fā)分為37.22%的煙煤，2017 年1 月份燃料供應(yīng)部提供的采購(gòu)價(jià)格，標(biāo)準(zhǔn)煙煤（設(shè)計(jì)煤種）：959 元／t，貧瘦煤：812 元／t，價(jià)格差：147 元／t；貧瘦煤價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，干燥無灰基揮發(fā)分在15%左右，考慮到硫份對(duì)受熱面高溫腐蝕的影響，經(jīng)過濟(jì)煤種摻燒專項(xiàng)工作小組調(diào)研和討論，陽泉煤為品質(zhì)比較好的貧瘦煤，供應(yīng)量充足，最后確定干燥無灰基揮發(fā)分在15%左右、硫份1%左右的陽泉煤作為混燒的主要經(jīng)濟(jì)煤種進(jìn)行混燒方案制定。

2 混煤摻燒低揮發(fā)分煤種方案

為圓滿完成全年經(jīng)濟(jì)煤種摻燒任務(wù)，在保證機(jī)組安全、環(huán)保前提下，進(jìn)一步加大經(jīng)濟(jì)煤種摻燒力度，降低燃煤成本，實(shí)現(xiàn)效益最大化，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行實(shí)際，制定方案。

2.1 經(jīng)濟(jì)煤種

經(jīng)濟(jì)煤種一般指性價(jià)比高的煤種，月度入廠煤不含稅標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)低于當(dāng)月平均價(jià)格70 元／t 的煤種，一般熱值較低，如褐煤、劣質(zhì)煤（中煤、型煤、煤泥）等。根據(jù)目前實(shí)際進(jìn)煤情況，主要包括低熱值煤、高硫煤、型煤以及陽泉煤等經(jīng)濟(jì)煤種。

2.2 摻燒方案

燃用煙煤的鍋爐，以混燒陽泉礦點(diǎn)燃煤（Vdaf約為10%～15%）為主，型煤和高硫煤為輔。陽泉煤實(shí)施分磨分倉(cāng)摻配方式。5 號(hào)爐、6 號(hào)爐B 磨B2 原煤倉(cāng)全部上陽泉煤，摻燒量20 t／h，5 號(hào)爐、6 號(hào)爐其余各倉(cāng)均保持正常燃用煙煤，保證煤質(zhì)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf＞30%。

型煤含水量較高，黏性較大，為避免原煤倉(cāng)發(fā)生蓬、堵煤，型煤入廠后要充分晾曬，并在皮帶前均勻摻配。燃料管理部嚴(yán)格按照三期入爐煤摻配方案做好燃煤摻配，制定配煤措施保證摻配煤質(zhì)各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)合格穩(wěn)定，合理控制硫份以防水冷壁發(fā)生高溫腐蝕，任何情況下A 磨兩端不得摻燒陽泉煤。燃料管理部應(yīng)將當(dāng)班入爐煤的摻配預(yù)案和摻配結(jié)果及時(shí)發(fā)送至發(fā)電部集控運(yùn)行，并對(duì)每天經(jīng)濟(jì)煤種摻燒量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。發(fā)電部制定摻燒經(jīng)濟(jì)煤種的運(yùn)行方式、燃燒調(diào)整方案和確保機(jī)組安全運(yùn)行的措施，合理控制飛灰、爐渣可燃物含量，確保經(jīng)濟(jì)高效地完成摻燒任務(wù)。計(jì)劃部負(fù)責(zé)給燃料供應(yīng)部上報(bào)下個(gè)月經(jīng)濟(jì)煤種摻配計(jì)劃并負(fù)責(zé)制定經(jīng)濟(jì)煤種摻配獎(jiǎng)懲辦法。燃料供應(yīng)部按照計(jì)劃和要求采購(gòu)所需經(jīng)濟(jì)煤種。生技部負(fù)責(zé)摻燒邊界的試驗(yàn)、計(jì)算、經(jīng)濟(jì)效益分析和技術(shù)指導(dǎo)。各部門協(xié)同配合，共同完成全年經(jīng)濟(jì)煤種摻燒任務(wù)。

2.3 經(jīng)濟(jì)煤種摻燒運(yùn)行調(diào)整措施

發(fā)電部應(yīng)加強(qiáng)與燃料的溝通，了解掌握各倉(cāng)摻配煤情況和煤質(zhì)揮發(fā)分、熱值等指標(biāo)；根據(jù)煤質(zhì)變化做好燃燒調(diào)整。陽泉煤揮發(fā)分偏低、熱值較高，可適當(dāng)提高摻燒陽泉煤的5 號(hào)爐、6 號(hào)爐B 磨煤機(jī)出口溫度至95 ℃（然后根據(jù)實(shí)際情況可逐步提高）；其他磨組出口溫度按正常控制。

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和燃燒情況，通過采取調(diào)整5 號(hào)爐、6 號(hào)爐B 磨料位和容量風(fēng)等方法適當(dāng)提高磨出力；負(fù)荷240 MW 以上可保持B 磨容量風(fēng)門開度比A、C 磨大10%以上，以增加B 磨陽泉煤量；同時(shí)保持磨兩端出口溫度基本一致。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、燃燒狀況、主再熱汽溫及NOx質(zhì)量濃度合理調(diào)節(jié)二次風(fēng)和周界風(fēng)，周界風(fēng)開度一般維持在30%～50%，氧量維持2.5%～3.5%（高負(fù)荷取低限，低負(fù)荷取高限），主燃燒器擺角一般保持50%左右（水平位置）。5 號(hào)爐、6號(hào)爐B 磨摻燒陽泉煤，可適當(dāng)關(guān)小B 層燃燒器對(duì)應(yīng)的中間DC 層二次風(fēng)門30%～50%，開大BC、DE 層二次風(fēng)門至80%左右，以利于煤粉著火燃燒。

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和煤質(zhì)情況合理控制磨煤機(jī)料位，5 號(hào)爐、6 號(hào)爐B 磨差壓料位一般維持550 Pa 左右，其他磨料位維持650～750 Pa，以保證煤粉細(xì)度，提高機(jī)組帶負(fù)荷能力。5 號(hào)爐、6 號(hào)爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)生原煤倉(cāng)蓬、堵煤時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行敲打、振打、疏通，盡快恢復(fù)給煤機(jī)出力，否則及時(shí)匯報(bào)值長(zhǎng)，聯(lián)系燃料處理。同時(shí)密切關(guān)注鍋爐燃燒狀況，必要時(shí)投入等離子穩(wěn)燃。5 號(hào)、6 號(hào)機(jī)組低負(fù)荷具備停磨條件時(shí)，可根據(jù)燃燒情況停運(yùn)B 磨；若一臺(tái)制粉系統(tǒng)停運(yùn)檢修，兩臺(tái)磨運(yùn)行暫停摻燒陽泉煤，以保持鍋爐燃燒穩(wěn)定。兩臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行期間，若發(fā)生原煤倉(cāng)蓬、堵煤等異常情況影響鍋爐燃燒穩(wěn)定時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)備用磨煤機(jī)。加強(qiáng)鍋爐看火。摻燒低揮發(fā)分經(jīng)濟(jì)煤種應(yīng)特別注意爐內(nèi)著火情況，每4 h 對(duì)各層燃燒器全面檢查一次，發(fā)現(xiàn)噴口結(jié)焦及時(shí)清理。各班組切實(shí)提高對(duì)飛灰、爐渣指標(biāo)的關(guān)切度，機(jī)組長(zhǎng)、主值應(yīng)經(jīng)常檢查渣樣、渣量情況，發(fā)現(xiàn)爐渣異常，認(rèn)真分析原因，并采取針對(duì)性調(diào)整措施。摻燒經(jīng)濟(jì)煤種應(yīng)密切關(guān)注煙氣SO2、NOx、煙塵濃度的變化，防止環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)排放。密切注意爐膛出口各段煙溫、受熱面壁溫及排煙溫度的變化，防止發(fā)生鍋爐結(jié)焦、高溫腐蝕和管壁溫度超限。根據(jù)制粉出力和煤粉細(xì)度定期對(duì)磨煤機(jī)補(bǔ)加鋼球，維持磨電流125～130 A，并根據(jù)飛灰、爐渣含碳量對(duì)煤粉細(xì)度適時(shí)調(diào)整。加強(qiáng)爐膛負(fù)壓和煤火檢強(qiáng)度等參數(shù)的監(jiān)視，做好事故預(yù)想；發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒不穩(wěn)及時(shí)調(diào)整燃燒，必要時(shí)投入等離子穩(wěn)燃。

2.4 燃料配煤調(diào)整措施

燃料管理部加強(qiáng)與發(fā)電部的聯(lián)系溝通，及時(shí)了解掌握磨煤機(jī)開啟情況，各倉(cāng)摻配煤情況和煤質(zhì)揮發(fā)分、熱值等指標(biāo)。摻配煤球及陽泉煤時(shí)，保持該煤種原煤倉(cāng)半倉(cāng)以下低料位運(yùn)行。

摻配煤球時(shí)，發(fā)生原煤倉(cāng)因粘倉(cāng)倉(cāng)容變小、蓬煤及堵煤時(shí)，停止煤球的摻配；雨天停止煤球的摻配；當(dāng)主摻配煤種黏性較大時(shí)，停止煤球的摻配。當(dāng)相應(yīng)的主摻配煤種量不足或指標(biāo)變化差異較大時(shí)，停止三期陽泉煤、煤球的摻配。

2.5 經(jīng)濟(jì)煤種摻燒技術(shù)要求

根據(jù)混煤燃燒試驗(yàn)結(jié)果，燃燒調(diào)整要求如下：

制粉系統(tǒng)B、C 磨煤粉細(xì)度保持10%，A 磨15%，需增加B、C 磨鋼球量，保持B、C 磨電流130 A以上，A 磨120 A 以上。噴燃器擺角調(diào)整幅度偏大，習(xí)慣偏上，要求控制擺角40%～60%，盡量保持水平。磨煤機(jī)料位偏高，要求B 磨的料位盡量保持在550 Pa 左右，A、C 磨料位保持在650 Pa 左右。B 磨出口溫度太低，單倉(cāng)摻燒適當(dāng)調(diào)高至90 ℃以上，雙倉(cāng)摻燒適當(dāng)調(diào)高至110 ℃以上。摻燒期間適當(dāng)減小B 磨一次風(fēng)速，B 磨一次風(fēng)口上的二次風(fēng)量適當(dāng)加大。根據(jù)負(fù)荷要及時(shí)調(diào)整氧量，高負(fù)荷保持低一些，低負(fù)荷高一些。制定200 MW 以下負(fù)荷時(shí)保證安全運(yùn)行的措施。制定低負(fù)荷時(shí)B 磨啟停的措施。增加對(duì)爐膛燃燒情況的檢查次數(shù)。制定堵煤、蓬煤緊急處理措施。加強(qiáng)對(duì)環(huán)保數(shù)據(jù)的檢查和記錄。

3 混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

3.1 混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估理論

在混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性計(jì)算時(shí)，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果直接計(jì)算經(jīng)濟(jì)煤種混煤燃燒的經(jīng)濟(jì)效益，但煤價(jià)實(shí)時(shí)變化，經(jīng)濟(jì)效益也是一個(gè)實(shí)時(shí)變化值，不好判定當(dāng)前煤價(jià)下混煤燃燒是否有經(jīng)濟(jì)效益［9-12］。為了更加簡(jiǎn)單便捷地進(jìn)行混煤摻燒方案選擇和混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估研究，提出了混煤摻燒邊界這個(gè)概念?；烀簱綗吔缡侵附?jīng)濟(jì)煤種價(jià)格與設(shè)計(jì)煤種價(jià)格差的邊界值；在混煤燃燒經(jīng)濟(jì)煤種時(shí)，當(dāng)經(jīng)濟(jì)煤種價(jià)格與設(shè)計(jì)煤種價(jià)格差產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益剛好抵消混煤燃燒經(jīng)濟(jì)煤種導(dǎo)致供電煤耗的增加而降低的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的差值便是混煤摻燒邊界［13-15］。最優(yōu)的混煤燃燒方案只要確定，混煤燃燒邊界值就是一個(gè)定值，判定混煤燃燒經(jīng)濟(jì)性就變得簡(jiǎn)單便捷，即（設(shè)計(jì)煤種價(jià)格-經(jīng)濟(jì)煤種價(jià)格）＞混煤摻燒邊界，混煤摻燒就可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，反之則會(huì)虧損。混煤摻燒邊界的計(jì)算方法為

式中：a 為混煤摻燒邊界，元／t；bhs為混燒經(jīng)濟(jì)煤種時(shí)供電煤耗，g／kWh；bsj為燃燒設(shè)計(jì)煤種時(shí)供電煤耗，g／kWh；p 為機(jī)組供電量，kWh；j 為入爐煤價(jià)格，元／t；w 為經(jīng)濟(jì)煤種摻燒量。

式中：￡為混煤摻燒經(jīng)濟(jì)效益，元／日；jsj為設(shè)計(jì)煤種價(jià)格，元／t；jhs為混燒經(jīng)濟(jì)煤種價(jià)格，元／t。

因此，設(shè)計(jì)入爐標(biāo)煤價(jià)格與摻配經(jīng)濟(jì)煤種價(jià)格的差值大于摻燒邊界，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)煤種摻燒可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；差值越大，經(jīng)濟(jì)效益越好，反之則不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；煤炭?jī)r(jià)格變化較大，有了這個(gè)邊界值，就可以通過簡(jiǎn)單對(duì)比煤價(jià)隨時(shí)評(píng)估混煤摻燒的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

按照試驗(yàn)要求，從2017-02-20—2017-03-03 燃料對(duì)5 號(hào)爐B2 倉(cāng)上陽泉煤（貧瘦煤）的工況中選取符合要求的5 個(gè)進(jìn)行摻配煤經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算。工況化驗(yàn)結(jié)果報(bào)告如表1 所示。

表1 工況化驗(yàn)結(jié)果

表2 試驗(yàn)結(jié)果匯總

試驗(yàn)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益的煤價(jià)來自燃料供應(yīng)部提供的1 月份采購(gòu)價(jià)格，標(biāo)準(zhǔn)煙煤為959 元／t，貧瘦煤為812 元／t，價(jià)格差為147 元／t。由于送風(fēng)投入暖風(fēng)器，暖風(fēng)器投入量的不同對(duì)鍋爐效率有一定影響，對(duì)鍋爐效率的影響均修正到與摻煤前狀態(tài)一致。原煤樣由運(yùn)行采集送檢，爐渣與飛灰由生技部熱試組采集送檢。為了方便效益對(duì)比，摻配煤量均按照20 t／h 進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際上給煤量略有偏差。測(cè)算的經(jīng)濟(jì)效益和摻燒邊界結(jié)果匯總表，如表2 所示。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

從試驗(yàn)結(jié)果看，5 個(gè)工況產(chǎn)生的日經(jīng)濟(jì)效益分別為：53 433 元、34 297 元、46 576 元、60 193 元 和60 839 元，均有較好的經(jīng)濟(jì)效益，平均日經(jīng)濟(jì)效益為51067 元，5 個(gè)試驗(yàn)工況的平均負(fù)荷為239.5 MW，每發(fā)一度電產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為0.008 884 3 元，按照三期年發(fā)電量33 億kWh 計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益為2 932 萬元。由于煤價(jià)變化較大，為了便于確定煙煤價(jià)格與貧瘦煤價(jià)格差在多少時(shí)進(jìn)行摻配可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于摻配邊界進(jìn)行了計(jì)算，5 個(gè)工況的摻配邊界分別為35.68 元、75.55 元、49.97 元、21.60 元和20.25 元，平均摻配邊界為40.61 元。從煤摻燒5 個(gè)工況來看，同樣摻配20 t 左右經(jīng)濟(jì)煤種，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益差別還是比較大的；主要原因有兩個(gè)方面：首先煤質(zhì)影響，這5 個(gè)工況入爐煤低位發(fā)熱量差別比較大直接影響燃燒狀況和鍋爐效率；另外還與運(yùn)行調(diào)整情況也有一定關(guān)系，最后兩個(gè)工況對(duì)B2 粗粉分離器的出粉細(xì)度進(jìn)行了調(diào)整，B 磨分離器擋板開度由35%逐步調(diào)至25%；A、C 磨分離器擋板由40%調(diào)至30%，適當(dāng)提高了煤粉細(xì)度，飛灰可燃物和爐渣可燃物明顯降低，所以2017-03-02 和2017-03-03 經(jīng)濟(jì)效益最好。

通過此次試驗(yàn)，確定三期2 臺(tái)300 MW 機(jī)組經(jīng)濟(jì)煤種參配邊界為40.61 元，當(dāng)煤價(jià)差大于40.61 元時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)煤種摻燒就會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

依據(jù)近一年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，三期2×330 MW 機(jī)組在混燒低揮發(fā)分煤種的情況下年經(jīng)濟(jì)效益2 127.8 萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為行業(yè)內(nèi)的混煤摻燒問題提供經(jīng)驗(yàn)和參考。同時(shí)，在混煤摻燒研究中，提出了混煤摻燒邊界這個(gè)概念，并給出了混煤摻燒邊界的計(jì)算公式，是對(duì)混煤摻燒方案選擇和混煤摻燒經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的一個(gè)創(chuàng)新，減少了人力物力的重復(fù)投入。煤炭?jī)r(jià)格變化較大，有了這個(gè)邊界值，就可以通過簡(jiǎn)單對(duì)比煤價(jià)隨時(shí)評(píng)估混煤摻燒的經(jīng)濟(jì)性，可供同行業(yè)借鑒和參考。