陈永光
佛山恒益热电有限公司 528200
摘要:近年来， 伴随着非化石能源发电新增装机的不断增加，使得火电厂机组运行小时数明显降低。在机组长期低负荷运行、燃料成本大幅度提升的情况下，通过对配煤掺烧试验进行分析，进而有助于采取科学、合理的入炉煤混配方案，以便在减低燃料成本的同时，达到最佳的发、供电效果。
关键词:配煤掺烧；锅炉效率；脱硫系统
受各种因素的影响，使得设计煤的采购相对困难，致使越来越多的电厂采用非设计煤种进行燃烧，同时，部分电厂为了有效降低燃料成本也会存在掺烧低成本劣质煤的情况。因煤源相对复杂，煤种较多，使得电厂缺乏对煤质进行准确分析的有效方法，致使对于煤质特性及拟掺烧煤与锅炉设备的适应性认识不足，进而导致煤质发生较大转变时锅炉在运行期间出现较多问题，以致对锅炉的安全、经济运行均造成不利影响[1]。大多数的实验电厂均处于沿海地带，伴随着煤炭供应的逐渐紧张，使得电厂大多趋于多元化方向发展，其中褐煤、神混系列、平混系列、准混系列以及印尼煤等为主要煤种，燃用煤种大多偏离了原有的设计煤质，进而对锅炉的安全、经济运行均造成不利影响[2]。为了有效提升掺烧过程的科学性、合理性，有必要进行相应的掺烧热态试验，以便进一步优化掺烧过程，使得掺烧期间机组运行的经济性得到显著提升，污染物排放有效降低，从而减少供电成本。本文则主要针对600MW机组配煤掺烧技术进行分析，具体如下。
一 配煤掺烧试验
第一，设备概况。以恒益热电有限公司的600MW机组锅炉为例进行配煤掺烧试验，从而对配煤掺烧对机组供电煤耗的影响进行分析，该锅炉是由上海锅炉厂生产设计的 SG-1913/25.4型超临界直流炉，其燃烧方式为四角切圆。经由六台上海重型机器厂有限公司制造的HP1003/Dyn型弹簧变加载式磨煤机，并且配冷、热一次风机正压直吹式的制粉系统，每台锅炉采用 24只低氮同轴（LNCFS）摆动式直流燃烧器，分 6 层布置于炉膛下部四角，在炉膛中呈四角顺时针切圆方式燃烧（炉顶看）。
第二，试验内容。在进行锅炉配煤掺烧试验期间，其主要项目包含煤泥掺烧、单一种煤、煤含硫量、烟煤掺烧以及挥发分变化实验等；另外包含供电煤耗、供电成本及反平衡供电煤耗的计算，其计算公式如下：供电煤耗=（总煤量×入煤炉低位热值）/[（1小时发电量-1小时厂用电量）×29308]；供电成本=（1小时原煤量×原煤价格+1小时煤泥量×煤泥价格）/（1小时发电量-1小时厂用电量）；反平衡供电煤耗=汽轮机热耗×1000/[管道效率×锅炉效率×29308×（1-生产厂用电率）]。
二 试验结果分析
第一，试验煤质分析。受电煤供应情况等的影响，与设计煤种比较燃用煤质条件均存在不同程度的降低。试验期间，为了有效降低煤质对于试验结果的影响，应保持各试验工况下煤质热值均较为稳定。本试验中采用的原煤样已经有关煤炭产品质量监督检验站进行化验分析，由此可见：与设计值（25.09MJ/kg）相比试验工况收到基低位发热量相对较低，大约在19.23-22.06 MJ/kg期间；掺配泥煤比例相应升高，入炉煤收到基低位发热量相应降低；煤的挥发分明显升高，而其发热量则降低；煤含硫量升高，其发热量降低。
第二，锅炉效率试验。在370MW负荷下，在单一煤种燃烧期间，其锅炉效率会伴随着煤发热量的降低而降低；在泥煤燃烧期间，其锅炉效率则会伴随着泥煤掺配量的升高而降低；在中、低硫煤燃烧期间，锅炉效率则会伴随着煤含硫量的升高而降低。
在燃用高硫高热煤工况的情况下，锅炉捞渣机出口则会伴有焦块存在，由此表明，高硫煤在燃用期间煤中含有硫的成分会对其锅炉结焦情况产生一定程度的影响。烟煤在燃用期间，锅炉效率则会伴随着烟煤掺配量的升高而呈先升后降的趋势。分析其原因可能为，无烟煤与烟煤的混煤在燃烧期间，其烟煤裂解相对较快，极易分离成为较小的煤粉颗粒，与表面相比相对较大；此外，无烟煤与烟煤混合在 一起燃烧后，烟煤更加容易抢风，与氧分子的接触相对较多，加速碳原子燃尽，而无烟煤研磨较为困难，其颗粒相对较大，在燃烧期间裂解较为缓慢，碳原子与氧分子的接触相对较少，加之碳原子燃尽需要一定时间，如无烟煤掺烧烟比例相对较高，则会对无烟煤的燃烧造成不利更拈馀香，致使锅炉炉渣及飞灰中的含碳量相应升高；而在烟煤燃用期间，锅炉捞渣机的出口也会存在焦块，由此说明煤的挥发分对锅炉结焦情况也会存在不利影响[3]。因此，在掺配烟煤期间具有一定的最佳掺配比例。
三 其他相关参数
第一，掺配煤质，在370MW负荷下，收到基低位发热量在19.23-22.06 MJ/kg期间，与设计值相比均较低；伴随着掺配泥煤比例的升高，入炉煤收到基低位发热量相应降低；而煤含硫量增加其煤的发热量降低；煤的挥发分升高其发热量也会降低。
第二，锅炉效率，在370MW负荷下，若燃用单一煤种则其锅炉效率则会伴随着煤发热量降低而降低；若燃用泥煤，则其效率则会伴随着泥掺配量升高而降低；燃用中、低硫煤则其效率会伴随着含硫量的升高而降低；若燃用烟煤，则其效率则会伴随着烟煤掺配量呈先升后降趋势。
第三，脱硫系统，依据电占比排序脱硫设备主要分为将液循环泵、氧化风机、真空泵、工艺泵以及滤液泵等。通过根据煤当中含硫量高低，对浆液循环泵的运行台数进行合理控制，对于减少脱硫用电量具有重要作用，大多数情况下，生产用电率会伴随着硫分增加而逐渐增加，如，若煤硫分为1.31%则需要三台浆液循环泵，若为1.5%则需要四台将液循环泵。
四 配煤掺烧的安全性
第一，燃烧器结焦，由于印尼煤的挥发分含量相对较高，若着火位置离燃烧器喷嘴相对较近，则极易导致燃烧器喷口结焦的情况出现，甚至导致个别燃烧器喷口出现变形或者烧毁。经过对磨煤机的出口温度进行合理控制，并提升煤粉细度，能够有效增加煤粉离燃烧器喷口着火的距离，避免出现喷口结焦的情况，使得燃烧器的运行安全得到可靠保证。经试验发现，当机组处于600MW满负荷且全烧印尼煤的情况下，燃烧器喷结渣结焦情况较多，且其排渣量相对较少，其中部分呈松散焦块状；而在其他工况燃烧器喷口结焦、捞渣机上排渣状态则均处于正常情况。因此，不建议在满负荷600MW工况且全投印尼煤时进行长时间运作，但可作为机组调峰运行；借助升降负荷的方式将炉膛内短时间集结的焦块清除，使得锅炉燃烧安全得到有效保证，进而提升锅炉效率。
第二，锅炉受热面高温腐蚀及空气预热器的低温腐蚀。在高硫煤中其硫分含量相对较高，燃烧高硫煤极易对锅炉的受热面产生高温腐蚀情况；同时，受印尼煤水分含量较高等情况的影响，致使烟气露点温度相对较高，从而极易导致空气预热器冷端低温腐蚀的情况出现，进而影响空气预热器的安全运行。对于受热面高温腐蚀，则已经过电科院的锅炉高温腐蚀专项治理试验圆满解决；而对于低温腐蚀，则主要借助对配煤掺配比例进行有效调整，控制入炉煤硫分含量以及做好日常机组的定期吹灰等方法，保持受热面清洁，进而保证空气预热器的良好运行。
综上所述，在600MW机组中通过对磨煤机的出口温度以及制粉系统进行合理控制，能够促使制粉系统的安全性得到有效保证，通过对配煤掺烧参数进行合理设置，能够使得机组的安全运行及经济效益均得到有效保证。
参考文献
[1]钟达文,孟继安,朱晓磊,等.600MW机组凝汽器壳侧数值模拟与应用[J].汽轮机技术,2019,61(2):50-53,58.
[2]闫顺林,韩建,曹保鑫,等.600MW机组凝汽器水侧胶球清洗系统数值模拟及优化改造[J].汽轮机技术,2019,61(1):78-81.
[3]张志中,张杨,杜振,等.600MW燃煤机组SO2,烟尘综合治理技术经济性分析[J].中国电力,2019,52(3):41-47.