1概述
通過分析和探討，影響鍋爐摻燒能力的主要因素有：接帶負(fù)荷能力、給水自動控制、RB工況事故處理和環(huán)保的影響，基于以上問題，我們進(jìn)行一系列的改造和優(yōu)化，為提高經(jīng)濟(jì)煤種摻燒率奠定基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)煤種實(shí)現(xiàn)100%摻燒成為了可能。
2經(jīng)濟(jì)煤種摻燒情況介紹
2.1設(shè)備概況
鍋爐型號：SG1913/25.40-M951，是超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)∏型、露天布置。設(shè)計煤種：神府煤，校核煤種：晉北煤。制粉系統(tǒng)采用HP1003型中速磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式，每臺爐配六臺磨煤機(jī)，與六層24個燃燒器相匹配，五臺磨可帶鍋爐BMCR負(fù)荷。每臺爐還配有三層共12支油槍，作為等離子點(diǎn)火的備用或其它緊急情況下的投用，鍋爐每支油槍設(shè)計為0.8噸/小時，主要用于鍋爐穩(wěn)燃。
2.2經(jīng)濟(jì)煤種摻燒情況介紹
2.2.1經(jīng)濟(jì)煤種范疇
入廠煤中符合下述一項(xiàng)條件的即為經(jīng)濟(jì)煤：
——低熱值煤，收到基低位發(fā)熱量（Qnet,ar）≤4000kcal/kg；
——高硫煤，收到基全硫（St,ar）≥1.0%
2.2.2鍋爐燃用煤種情況
公司鍋爐的設(shè)計設(shè)計煤種：神府煤，校核煤種：晉北煤，近年以來燃用的主力煤種有神混、伊泰、平煤、石炭和印尼煤。公司燃用的低熱值煤主要從印尼進(jìn)口，通常稱作印尼煤，高硫煤主要是平煤。
公司燃用煤種情況一覽表 | ||||||
煤種 | 全水Mt | 灰份Aar | 揮發(fā)份Vad | 硫St,ar | 灰熔點(diǎn) | Qnet,ar |
神混 | 16.6 | 10.46 | 29.32 | 0.5 | 1350 | 5324 |
平煤 | 8.4 | 23.38 | 29.09 | 1.5 | 1500 | 5063 |
伊泰 | 22.4 | 9.11 | 29.71 | 0.42 | 1270 | 4880 |
石炭 | 11.9 | 16.58 | 29.2 | 0.82 | 1125 | 5240 |
印尼煤 | 37.1 | 4.46 | 38.06 | 0.22 | 1220 | 3684 |
從上表數(shù)據(jù)來看，經(jīng)濟(jì)煤種（印尼煤和高硫煤）與常規(guī)燃用煤種相比有以下特點(diǎn)：
印尼煤的特點(diǎn)：
A、具有發(fā)熱量偏低（發(fā)熱量在3500 kcal/kg左右）；
B、灰分和硫份明顯偏低。
高硫煤的特點(diǎn)：
一般都是高灰煤，硫份明顯偏高（一般在1.0~1.7），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出鍋爐正常燃煤標(biāo)準(zhǔn)。
2.3經(jīng)濟(jì)煤種摻燒情況
2017年公司實(shí)現(xiàn)摻燒印尼煤37萬噸，高硫煤68.9萬噸，摻燒率為34.5%；2018年公司實(shí)現(xiàn)摻燒印尼煤62.1萬噸，高硫煤73.2萬噸，摻燒率為44.1%。
3 影響鍋爐摻燒的因素：
3.1鍋爐接帶負(fù)荷能力
印尼煤發(fā)熱量偏低，加入過多的印尼煤，導(dǎo)致進(jìn)入鍋爐的燃料發(fā)熱量降低，磨煤機(jī)和給煤機(jī)出力達(dá)到最大后，無法滿足鍋爐接帶負(fù)荷的要求。
3.2給水自動控制的影響
三期鍋爐的設(shè)計煤種熱值為：5300Cal/Kg，對應(yīng)給水控制器“O”值為1，正常情況下給水控制器“O”調(diào)節(jié)范圍在0.8~1.2，如果摻燒3臺及以上的印尼煤，由于燃煤加權(quán)熱值降低，給水控制器“O”值降低至0.8以下進(jìn)入自動控制死區(qū)，機(jī)組的給水控制器及CCS無法正常工作。
3.3 RB工況事故處理
發(fā)生重要輔機(jī)跳閘后，機(jī)組RB動作，保留三臺磨煤機(jī)運(yùn)行，煤的熱值過低，造成事故處理失敗，可能導(dǎo)致機(jī)組跳閘或更嚴(yán)重事故。 鍋爐每支油槍設(shè)計為0.8噸/小時，主要用于穩(wěn)燃，RB動作后雖投了油槍，增加燃料量非常有限，存在一定的安全風(fēng)險。
3.4環(huán)保的影響
鎮(zhèn)江市經(jīng)信委發(fā)文《關(guān)于做好重點(diǎn)燃煤企業(yè)燃煤品質(zhì)控制的通知》要求：全市重點(diǎn)燃煤企業(yè)必須嚴(yán)控燃煤品質(zhì)，含硫率低于0.7%，灰分低于15%；江蘇省環(huán)保廳要求：脫硫入口二氧化硫濃度<=1800ppm，各項(xiàng)環(huán)保排放指標(biāo)必須達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。
4經(jīng)濟(jì)煤種摻燒模型的優(yōu)化
4.1摻燒要素
燃煤發(fā)熱量、揮發(fā)份、硫分、水分、灰分，灰熔點(diǎn)、流動性、可磨性是配煤的約束條件。摻配煤核心三要素是揮發(fā)份、發(fā)熱量和硫分。揮發(fā)分影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性，是摻燒首先考慮第一要素，發(fā)熱量影響鍋爐帶負(fù)荷能力，硫分影響環(huán)保指標(biāo)。滿足三要素的前提下，考慮入爐煤灰份、灰熔點(diǎn)，以減少對受熱面的磨損和爐內(nèi)結(jié)焦現(xiàn)象。根據(jù)機(jī)組鍋爐和脫硫設(shè)備配置及國家環(huán)保排放要求，一般控制入爐加權(quán)煤質(zhì)如下：低位發(fā)熱量熱值4800—5200Kcal/Kg,收到基硫份0.4—0.7%，收到基灰份15—20%。
、配比約束條件：
X 1 + X 2 + …… + X n = 1
說明： X 1 , X 2 , ……, X n ：各種煤所占入爐煤總量的比例。
Q net,ar ：各種煤的收到基低位發(fā)熱量。
V daf ：代表干燥無灰基揮發(fā)分。
S t,ar ：代表收到基全硫
、揮發(fā)份約束條件：
X 1 V daf1 + X 2 V daf2 + …… + X n V dafn ≥ V daf,min
、發(fā)熱量約束條件：
X 1 Q net,ar1 + X 2 Q net,ar2 + …… + X n Q net,arn ≥ Q net,ar,min
滿足RB和機(jī)組接帶負(fù)荷的需要，加倉時充分考慮RB動作后保留磨煤機(jī)的發(fā)熱量情況，以滿足事故處理需要。
、硫分約束條件：
X 1 S t,ar1 + X 2 S t,ar2 + …… + X n S t,arn ≤ S t,ar,max
4.2給水控制器邏輯修改
熱工人員通過修改邏輯，將TPID.OUT及其上、下游功能塊的上下限均放開至0.6~1.2，中間點(diǎn)溫度修正TPID輸出量程修改為0.6~1.2（原始0.8~1.2），保證控制系統(tǒng)有充足的調(diào)節(jié)裕量。
4.3油槍的改造
在事故情況RB動作時，所剩余的三臺磨煤機(jī)可能會有一臺低熱值印尼煤的情況，對于鍋爐穩(wěn)定工況不利，結(jié)合現(xiàn)有情況，對鍋爐油槍進(jìn)行了改造。綜合考慮啟、停階段用鍋爐燃油用量，保持AB、CD層油槍不變，更換了EF層四角油槍霧化片（見附圖），將EF層油槍流量由0.8t/h提高至2.5t/h，增加6.8噸燃油，相當(dāng)于增加約14噸燃煤，確保事故處理的成功。
4.4環(huán)保的控制
我們利用印尼煤硫份低的特點(diǎn)摻燒高硫煤，控制入爐煤加權(quán)硫分不超限（小于0.7%），滿足政府環(huán)保要求。制定摻燒方案，合理摻燒印尼煤和高硫煤，控制入爐煤加權(quán)硫份不超限。
4.5摻燒模型的優(yōu)化
1年以前經(jīng)濟(jì)煤種摻燒以模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為主，一般為印尼煤*2+高硫*2+其它優(yōu)質(zhì)煤*2，或者印尼煤*2+高硫*1+其它優(yōu)質(zhì)煤*3，印尼煤摻燒始終無法突破兩臺。我們提出了大膽的想法，將印尼煤臺數(shù)提高至3-4臺。
摻燒模型 | 經(jīng)濟(jì)煤種 | 其它優(yōu)質(zhì)煤 | 備 注 | |
印尼煤 | 高硫煤 | |||
模型 Ⅰ | 2 | 0 | 4 | |
模型 Ⅱ | 2 | 1 | 3 | |
模型 Ⅲ | 2 | 2 | 2 | 需考慮加權(quán)硫份是否滿足要求 |
模型 Ⅳ | 3 | 2 | 1 | |
模型 Ⅴ | 4 | 2 | 0 | 需考慮加權(quán)發(fā)熱量是否滿足要求 |
模型 Ⅵ | 3 | 3 | 0 | 需考慮加權(quán)硫份是否滿足要求 |
4.5.1采用印尼煤*3+高硫*2+其它優(yōu)質(zhì)煤*1模型基本上可以滿足任何工況，需要停運(yùn)磨煤機(jī)時優(yōu)先停運(yùn)優(yōu)質(zhì)煤；
4.5.2預(yù)計近期機(jī)組負(fù)荷不高可以采用印尼煤*4+高硫*2模型加倉，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)煤種100%摻燒；每日夜班負(fù)荷較低，可以在中班加倉時按此模型加倉，夜班加倉時更改，盡力提高經(jīng)濟(jì)煤種摻燒量。
4.5.3如果高硫煤硫份在1.0%左右，印尼煤硫份在0.2%左右，可以采用印尼煤*3+高硫*3模型加倉，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)煤種100%摻燒。
4.6入爐煤加權(quán)參數(shù)控制表
機(jī)組 | A磨 | B磨 | C磨 | D磨 | E磨 | F磨 | 加權(quán) |
煤種 負(fù)荷 | 印煤 | 印尼 | 高硫 | 高硫 | 印尼 | 印尼 | 589.57 |
數(shù)量 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 300 |
熱值 | 3684 | 3684 | 5013 | 5013 | 3684 | 3684 | 4127.00 |
灰份 | 4.46 | 4.46 | 23.38 | 23.38 | 4.46 | 4.46 | 10.77 |
硫份 | 0.22 | 0.22 | 1.5 | 1.5 | 0.22 | 0.22 | 0.65 |
機(jī)組 | A磨 | B磨 | C磨 | D磨 | E磨 | F磨 | 加權(quán) |
煤種 負(fù)荷 | 印尼 | 神混 | 高硫 | 高硫 | 印尼 | 印尼 | 631.00 |
數(shù)量 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 300 |
熱值 | 3684 | 5324 | 5063 | 5063 | 3684 | 3684 | 4417.00 |
灰份 | 4.46 | 10.46 | 23.38 | 23.38 | 4.46 | 4.46 | 11.77 |
硫份 | 0.22 | 0.5 | 1.5 | 1.5 | 0.22 | 0.22 | 0.69 |
通過對入爐煤種的控制，實(shí)現(xiàn)入爐煤加權(quán)參數(shù)全部在控制范圍內(nèi)，滿足機(jī)組接帶負(fù)荷和環(huán)保排放的要求，最大程度上提高經(jīng)濟(jì)煤種的摻燒率。
4.7 今年以來的摻燒情況
2019年1~6月份公司實(shí)現(xiàn)摻燒印尼煤55.1萬噸，高硫煤35.5萬噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)煤種摻燒率63.4% 。尤其是進(jìn)口印尼煤摻燒率的大幅提高，有效降低了公司的燃料采購成本。
5結(jié)論
隨著能源問題的日益嚴(yán)重，用好煤炭資源、發(fā)揮煤炭作用，對保障國家能源安全、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。今后較長一段時期火電仍是我國的主力電源，降低發(fā)電成本是火電的生存根本。優(yōu)化鍋爐經(jīng)濟(jì)煤種摻燒模型，徹底解決了鍋爐摻燒能力的瓶頸，大幅提高了鍋爐經(jīng)濟(jì)煤種摻燒率，尤其是突破印尼煤的摻燒極限，可以充分利用進(jìn)口印尼煤價差大的優(yōu)勢，大幅降低煤炭采購成本，增加公司利潤，增加公司在業(yè)內(nèi)的競爭力。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《鍋爐設(shè)備及運(yùn)行》2010年姜錫倫、屈衛(wèi)東
[2] 《江蘇大區(qū)經(jīng)濟(jì)煤種摻配獎勵細(xì)則（2018 年發(fā)布版）》
