（贵州鸭溪发电有限公司 贵州省遵义市 563000）
摘要：当前我国电力能源系统运行水平不断提高，火电机组混煤掺烧技术的应用能够提高煤炭燃烧效果，优化电力生产运行，这对于我国电力事业发展有着重要影响。文章通过对混煤掺烧特性进行分析，探讨混煤掺烧背景下系统优化策略。
关键词：火电机组；混煤掺烧；系统优化；机组运行
引言
火力发电是我国发电的主要方式，2019年我国电厂发电总量71422.1亿kWh，其中火力发电量为51654.3亿kWh，火力发电占总发电量的72.3%。锅炉作为电厂三大设备之一，其燃烧状态直接影响发电机组效率及锅炉的安全稳定性，并且炉内燃烧状态影响着污染物NOx的产生量。为了提高锅炉燃烧效率并有效降低污染物排放量，相关技术人员需要对锅炉进行燃烧优化，从而兼顾锅炉燃烧运行的经济性与环保性。
1混煤掺烧特性分析
能源是社会发展的基石，环境是人类生存的基础。煤炭在我国的能源结构中具有重要的战略地位，2015年的全年发电中火电超过70%，达到42418亿千瓦小时，发电（热）消耗商品煤50%左右，在经济发展与现代化建设方面发挥了不可替代的作用。面对无烟煤等优质动力煤资源枯竭和环境问题，燃煤电厂不得不采用掺混褐煤燃烧，而且这种状况短期内不会发生根本性的改变。国内外对混煤燃烧特性的研究主要集中在两方面：一是预测混煤的煤质特性和燃烧特性，如从混煤的升温速率、氧气含量、试样量、粒度等进行研究；二是在特定条件下对混煤配比优化分析，但还不够系统。系统研究混煤的燃烧特性可为提高劣质煤资源的利用率提供可靠依据；增加购煤渠道，扩大煤粉锅炉的适应性。随着社会的进步和发展，化石能源的短缺及其燃烧带来的环境污染问题日益突出，人们开始将目光投向清洁可再生能源的利用。由于生物质能源具有储量丰富、来源广泛、低污染性等特点，生物质混煤燃烧也成为人们研究的热点，大多数电厂的生物质掺混质量比最大值为20%-30%。目前，影响该技术可行性的关键之一就是生物质中碱金属（主要是K）含量过高而带来的灰沉积、腐蚀等问题。由于生物质（特别是秸秆类）中K含量较高，碱金属无机物如（KCl）在燃烧过程中会大量析出进入气相，在受热面处冷凝，从而造成锅炉受热面积灰、结渣和腐蚀，进而导致传热能力降低，热损失增加，锅炉偏离设计工况运行，明显降低运行效率。一些研究发现，燃料中的Cl是挥发性元素，并且可以提高碱金属的释放率。而且碱金属K可能还会与硅、硫化合物反应生成熔融化合物和玻璃状化合物，熔融灰渣还会腐蚀管壁，破坏设备。此外，在流化床锅炉中，钾等碱金属可能会与床料中的硅发生反应，形成一些熔点低的化合物，从而使流化性能恶化。而对于生物质与煤混燃，碱金属的释放将同时受到两种燃料的共同影响，灰的成分也变得更加复杂。
2火电机组混煤掺烧系统优化运行
2.1综合热分析
着火温度是指样品开始着火时的温度，此时挥发份已经析出，挥发分达到了着火点，它是衡量样品着火特性的重要特征参数，着火温度可以直观地反映出样品燃烧的难易程度。着火温度越低，说明着火越容易对锅炉燃烧越有利，但是着火温度过低也会增加自燃的风险和磨煤的难度。在TG-DTG曲线上DTG绝对值最大的点（在双峰中也为绝对值大的）对应的温度，此时燃烧最剧烈煤粉质量快速减少；在双峰中第一个峰对应挥发分的燃烧，第二个峰对应固定碳的燃烧，这种情况一般燃烧缓慢。
2.2基于智能控制算法的锅炉燃烧优化
锅炉智能燃烧优化的实质是通过先进检测装置检测锅炉各关键运行参数并对这些参数进行实时分析处理，然后采用AI优化控制算法在线调整锅炉运行参数，使锅炉燃烧的各类运行参数处于最佳状态。智能燃烧优化系统一般为基于电厂现有DCS控制系统的控制系统，无需对锅炉进行改造，投资少、风险小且优化效果显著。
系统分为开环操作指导和闭环监控两种优化方式，开环方式为智能优化系统将各被控量的调节值提交给运行人员，由运行人员手动对DCS系统进行调节；闭环方式为智能优化系统将各被控量的调节指令直接上传至DCS系统中，自动完成优化调节。
2.3优化引风控制系统
对锅炉运行时风控制系统运行状态进行优化，主要优化引风控制系统，有助于锅炉保持在良好的运行状态。在建立引风系统过程中，应对锅炉燃烧时产生的负压进行测量，通过测量可以获得的数值充分发挥引风系统的优势，提高对锅炉内风量的控制，从而提高锅炉的燃烧效率。引风系统运行过程中，由炉膛内的负压监测装置对锅炉炉膛内的负压进行监测，将产生的监测信号传输至自动系统，系统会根据炉内负压进行调节引风量。当锅炉负荷增加时送风量增加，可自动调整引风机频率保证合适的炉膛负压，进一步保证锅炉运行稳定。
2.4合理控制掺烧量
锅炉煤气输送管道要定期用高压水清洗，定期对管道壁厚进行检测，当管道厚度低于原管道厚度的1/3时应更换；锅炉在运行时若管道发生堵塞，可以接入中压蒸汽以软化焦煤管道中堵塞的物质，注意要防止煤气排水器堵塞。锅炉煤气其次，阀门在系统停用后要对阀门进行分解检查，如果发现阀门内部有焦油时可以用气焊对其进行烘烤，将焦油处理干净后即可回装阀门。关键部位阀门可以考虑定期更换。煤气预热器选型时要考虑锅炉煤气的腐蚀和堵塞，要选用有防腐涂层的热管，配置可靠的吹灰器，还要方便高压清洗。掺烧锅炉煤气会使锅炉水冷壁、过热器、省煤器结垢。要定期检查各受热面结垢情况，如果发现受热面结垢严重，应请专业的团队对锅炉受热面进行高压水冲洗。有些受热面垢质坚硬，高压水难以清理，可以使用钢丝刷对灰垢进行打磨处理。为防止低温腐蚀，在锅炉运行过程中要适当提高排烟温度，使尾部受热面烟气温度大于160℃。另外，掺烧锅炉煤气后由于烟气容积变小，尾部受热面烟气温度往往会低于设计温度。如果烟气温度低于露点，则尾部受热面会发生低温腐蚀。定期检查空气预热器、煤气预热器，发现有堵塞情况应及时用高压水清洗。如果预热器有较大面积漏风或堵塞严重难以清理时需考虑更换。
2.5优化配煤掺烧方案
依据入厂及存煤煤质、掺烧方式、机组负荷、锅炉燃烧特性（飞灰可燃物、氧量、结焦结渣）、制粉系统运行方式[4]和环保排放等制订入炉煤掺烧方案，运行部起草拟配煤方案，经配煤掺烧工作小组讨论同意后执行。掺烧方案中应包含煤种掺烧比例、入炉煤的挥发份、热值、硫分等重要指标及上下限。第一，运行部锅炉专工负责在运行管理平台上传《配煤掺烧指导方案》作为掺配指导。第二，运行部锅炉专工负责根据锅炉燃烧、结焦、排放等情况，经燃料生产工作小组同意后执行，可要求对配煤方案及时进行修改，经燃料生产工作小组同意后执行。第三，行值长根据《掺配指导》填写当班《掺配指标》，审核燃料运行班的《掺配单》。运行部值班员根据燃烧情况在厂侧燃料信息系统上填写《掺配结果评价》，运行部锅炉专工负责《掺配结果评价审批》。第四，燃料部运行班组应严格按《掺配煤单》进行配煤，不得擅自更改配煤方式，配煤的估算值尽量接近入炉煤化验值（波动范围低位发热量不得超过±1MJ/kg、收到基挥发分不得超过±5%、硫分不得超过±0.2%）。机组燃烧出现异常及时更改配煤方案，并做好运行记录。
结语
综上所述，锅炉的燃烧状态影响着整个机组的运行效率及电厂的发电效率，并且由煤粉燃烧产生的NOx会造成环境污染，针对设计情况对火电机组采取混煤掺烧的方式能够切实提高煤炭燃烧效率，降低燃煤污染问题，以推动电厂生产运行的可持续发展。
参考文献
[1]程军,王鑫等.电厂多元优化动力配煤燃烧特性研究[J].热能动力工程,2016.2(31):99~103.
[2]芦海庆.锅炉混煤燃烧配比优化[J].山东电力技术,2015(2):76~80.
[3]刘京燕,王长安,张晓明,孙云等.混煤煤质及燃烧特性研究[J].锅炉技术,2012(2):37~42.