The Summary of Diverse Coal Mixed to Burning in the Large-scale Coal-fired Power Plant
Long Liyi
（广东红海湾发电有限公司，汕尾 516623）
（Guangdong Red Bay Generation Co.，Ltd.，Shanwei 516623，China）
摘要： 阐述了燃煤掺烧的两种方式及其各自的优缺点；重点介绍了燃煤掺烧在实际中的应用及判断标准，对本技术的推广应用具有一定借鉴作用；最后还指出了燃煤掺烧的发展方向。
Abstract: Expounded two kind of diverse coal mixed to burning and their merits and demerits. Emphases on introducing the application in power plant and the standard of estimation, it is very useful for popularization of this technology.At last, pointed out the direction of diverse coal mixed to burning.
关键词： 大型燃煤机组 燃煤掺烧 应用 智能配煤系统
Key words: the large-scale coal-fired power plant；diverse coal mixed to burning；application；the intelligent system of diverse coal mixed
中图分类号：TM6 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）32-0035-02
0引言
众所周知，“市场煤”已成现实，而“计划电”却不知何时了。煤炭在火力电厂通常占70％以上的经营成本，各发电企业在上游产品价格竞争激烈且封顶、下游原材料供应看市场吃饭的前封后堵的情况下，如何更好地组织煤炭进行安全经济生产，如何提高发电经营效益，是企业生存和发展的核心问题。各电厂锅炉的设计是根据其机组容量大小、动力不同而度身定做的，不同的煤质煤种对锅炉的影响各不相同。面对市场上良莠不齐的煤质煤种，如何利用燃煤掺烧技术增强锅炉自身对煤种的适应性，以拓宽煤种需求范围，降低燃料成本，适应外部供煤形势变化，是发电企业未来所必须面对的研究课题。
1燃煤掺烧的方式
1.1 炉前掺混方式这种方式充分利用了“混煤的着火特性接近于易着火煤”的优点，有利于煤粉的着火和燃烧的稳定，对煤质特性差异相近的燃料比较适用[1]。由于掺配方法灵活多样，“掺配成煤”煤质均匀，在众多电厂锅炉上得到了很好的应用，有些电厂在设计阶段就考虑了掺配设备，此时这种传统的掺配方式可更方便、更好地予以实施。然而这种掺烧方式对煤质特性差异较大的燃料之间的掺混却难以适应容易出现以下问题：
①对于煤质特性差异较大的煤，特别是可磨性差异较大的煤，易磨的煤会“过磨”，而难磨的煤“欠磨”，煤粉细度和均匀度均难以保证。从而导致飞灰含碳质量分数、炉渣含碳质量分数较高。
②煤质波动过大时，对配煤掺混的设备要求以及管理要求较多较严。若劣质无烟煤过多，会导致炉前掺混手段欠缺；即便炉前掺混手段完善而管理不到位时，燃煤掺混也不可能均匀，可能会发生锅炉局部灭火或锅炉结焦。在极端情况下，如掺入优质烟煤时，掺配比例不合适、制粉系统参数控制不合适，甚至会发生制粉系统爆炸、一次风管烧损等事故。
③对于炉前掺混手段欠缺的情况，要实现炉前均匀掺混，劳动强度大，输配煤设备运行时间长，厂用电增加。
1.2 分磨制粉方式“分磨制粉”掺配方式是指不同磨煤机磨制不同种类的原煤。对直吹式制粉系统，煤粉经各磨煤机一次风管直接输送入炉内燃烧；对中间储仓式制粉系统，煤粉送入不同或同一粉仓储存，再送入炉内燃烧。该方法适用于混煤手段欠缺或没有掺配设备的火电厂，尤其适用于可磨性差异较大的煤种。掺烧随着混煤掺烧技术的不断探索和发展进步，根据制粉系统具体设备的不同，“分磨制粉”的混煤掺烧方式可分为“分磨制粉、炉内掺烧”和“分磨制粉、分仓储存、炉内掺烧”2种类型。“分磨制粉”掺配方式综合考虑参混煤种相关煤质参数，如燃烧特性和可磨性等差异较大的情况采取的掺配方式，这种方式通过分别控制合理的煤粉细度，同时兼顾了易燃煤种的着火性能和难燃尽煤种的燃尽性。
2燃煤掺烧在实际中的应用
2.1 燃煤掺烧以保证脱硫效率纵观国内600MW及以上燃煤机组，锅炉设计煤种含硫值一般为0.8％，日前我国的火电燃煤采购渠道较为复杂，发电燃煤来源多种多样，在实际生产运行时很少燃用设计煤种。因此，为最大限度地保证脱硫系统的正常运行，使脱硫率达到闻家环保标准要求，配煤掺烧已成为必然的选择[2]。当入炉煤种的硫份超过脱硫系统的设计要求时，将导致脱硫效率降低，达不到国家环保标准要求，严重影响企业的经济效益和周边环境。表1是沿海某电厂2009年主要入厂煤种类、数量及含硫情况，从表可以看出，该厂2009年入厂煤总量为262万吨，其中大于硫份0.8％的煤有159万吨，占总煤量的60.7%，由于该厂引进了先进的掺烧系统，所以没有发生SO2排放超标的事故。
2.2 燃煤掺烧以保证着火稳燃当部分入厂煤的低位发热量与设计煤种有较大差别，特别是远低于设计煤种时，会有燃烧不稳甚至灭火的情况发生。所以，对于这种类型的掺烧，要建立智能化的掺烧系统，通过精密的计算，在确保掺混煤粉易着火，并且能稳定燃烧的前提下进行，否则得不偿失。
在众多的掺烧系统中，一般采用以下三个指标对掺混煤种的着火稳燃特性进行判别：
2.2.1 用干燥无灰基挥发分Vdaf判别参考发电用煤国家分类标准对Vdaf的等级界线做如下规定[3]：
2.2.2 用着火稳燃特性指数RW判别[4]
Rw=■+■+0.27Vmax
式中：Vmax―热重曲线易燃峰最大反应速率；
Ti，Tmax―着火温度和最大失重速度时的温度。
判别界限如下：
2.2.3 用稳燃判别指数M判别
M=1.34+0.048Vdaf
判别界限如下：
所以，要保证锅炉安全运行，掺混煤粉的着火稳燃特性指标必须在“易稳定区”及以上。
2.3 燃煤掺烧以减轻炉膛结焦锅炉结渣是火力发电厂锅炉设计和运行中较难解决的问题。导致锅炉结渣的因素有多种，包括设备、运行和煤质特性等，其中煤质特性是主要因素。煤灰熔融性和煤灰成分是反映结渣性能的主要参数，因此，对不同煤种灰熔融特性和灰成分进行综合分析，就能定性地判断各种常用煤种的结渣倾向，为电厂燃煤的合理掺烧和管理提供依据[5]。
近年来国内得到了广泛应用的结渣判别指标大致可分为灰熔点、灰成分及灰粘度三种类型。
煤灰熔融性俗称煤灰熔点，它是动力用煤的重要指标。灰熔点包括了煤在熔化时的三个特征温度，即变形温度DT、软化温度ST、流动温度FT，在锅炉设计中，大多采用软化温度作为灰的熔点。影响灰熔点的主要因素有：煤灰化学成份、煤灰份的含量以及烟气的气氛。在相同的气氛性质下，煤灰熔点完全取决于煤灰化学成份的性质及其含量。烟气气氛对灰的熔融特性也有较大的影响，一般来讲，氧化性气氛下，灰的软化温度要比还原性气氛高。
我国各种煤的煤灰化学成份变化很大，因此煤的灰熔点的变化也很显著。灰熔融温度与灰份含量也有一定的关系，它也反映煤的结渣性高低。煤的灰份特别高或特别低时，煤灰的结焦能力要比中等灰份的煤要弱。
根据我国煤质的具体情况和电厂使用的适应性，哈尔滨电站设备成套设计研究所在国内近250种煤质的灰渣特性资料的基础上，提出了适合于我国煤种的结渣程度最优分割准则，如表2所示[6]。
3总结
配煤掺烧技术作为一种行之有效的增加机组煤种适应性的技术，已经广泛的应用于我国的许多电厂，在煤质多变的情况下，可以较好的解决污染物排放超标、燃烧不稳定、锅炉结渣、高温腐蚀等诸多问题。以前，大多数电厂都是通过对煤质的理论计算来配煤，并不能预测和实时计算掺烧的安全性、环保性和经济性，掺烧结果依赖于运行人员的专业素养和经验，存在着一定的风险。随着社会的进步，特别是计算机技术的发展，一些科研机构和电厂合作开发出多煤种掺烧智能配煤系统，并取得了较好的实际效果[7]。这类系统能根据煤场的实时存煤情况、煤仓的料位情况、以及运行和环保等对煤质的要求，按照安全、经济、环保三个目标的不同权重进行实时的分析、计算，得出最佳的混煤方案，同时依据特定的上煤规则指导燃料的上煤操作，具体到每一个原煤仓上什么煤；另外，相应管理人员也可以根据煤场的实际存煤的不同情况，设定不同边界从而实施对配煤过程的约束，兼顾配煤的科学性与可操作性。
总之，随着智能配煤系统的出现，既实现了锅炉安全燃用多煤种的目标，又减少了SO2、NOx及有害元素的排放，取得了较高的经济效益、环境效益和社会效益。怎样开发并完善更科学、更安全、更实用的智能配煤系统，将是大型燃煤电厂和相关研究单位的研究方向。
参考文献：
[1]段学农等.电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践.中国电力，2008，（06）．
[2]陈宜阳等.通过配煤掺烧提高电厂脱硫效率的方法与实践.大众科技，2009，（04）．
[3]电力用燃料标准汇编编委会.电力用燃料标准汇编.中国标准出版社，1999．
[4]高正阳等.混煤燃烧特性的热重试验研究.动力工程，2002，（03）．
[5]楼亿红.动力用煤结渣倾向的判断.热力发电，2004，（05）．
[6]大型火电机组燃煤掺烧决策系统年度工作总结报告.华中科技大学，2010年1月．
[7]叶文华.智能配煤系统的实际应用与评价.电力信息化，2009，（08）．
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作者简介：龙立义（1981-），男，贵州锦屏人，工程师，工学学士，从事电厂运行管理工作。
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