基于燃料全过程的在线配煤掺烧系统

基于燃料全过程的在线配煤掺烧系统

魏亮

陕西新元洁能有限公司 陕西省榆林市 719400

摘要：现如今，随着人们的生活质量在不断的提高，对于用电的需求在不断的加大，燃料成本是燃煤发电厂运行成本的重要组成部分。面对煤炭市场的不利形势，优化燃煤结构、科学合理地开展配煤掺烧工作，是应对市场变化、降低发电企业运行成本的重要举措。本文通过燃烧实验，探索配煤掺烧的最佳比例和效果，为今后发电企业降低燃料成本、提升盈利能力提供参考及依据。

关键词：配煤掺烧；在线配煤；掺烧方案；掺烧预测；燃煤采购；应用软件；模块化

引言

面对日益加剧的环境问题和人类不断高涨的环境保护要求，传统的火电厂发电模式已经无法满足时代发展需要，单一使用设计煤种的工作方式逐渐朝着混煤掺烧方向发展，这对解决因煤炭供需紧张及煤炭价格上涨造成的储煤不足、效益受损有着重要意义，且通过这种方法还能有效降低大气污染物的排放，减轻环境污染问题。

1.300MWA循环流化床锅炉技术的发展现状及问题所在

从二十世纪六十年代开始，流化床锅炉技术逐渐应用到工业领域，并且为燃煤技术的发展提供了新的发展方向。到目前为止，我国的流化床锅炉技术已经经过了四五十年的发展，现在已经初具规模，并且技术相对成熟，基本能满足现代工业生产的需求。通过新技术的学习研究，以及通过之前的旧锅炉的改造和新锅炉的研发，都为电厂的发展奠基了扎实的基础。

在循环流化床锅炉研究的初期，由于技术不够全面，这一阶段的任务主要是工厂旧锅炉的改造，在此基础上发展出了鼓泡床锅炉（沸腾炉）。鼓泡床锅炉的煤炭利用率很低，对环境污染较为严重。随着国民经济的发展，流化床锅炉技术进入了新阶段，对鼓泡床锅炉进行技术革新和升级，提高了燃料利用率，并在此基础上研发出了新型锅炉，进一步提高了生产效率。近年来，循环流化床锅炉技术进入了工业生产领域，使得我国的工业生产发展突飞猛进，生产效率急剧提高，对生态环境的危害大大降低。目前，在研发工作人员的努力下，循环流化床锅炉技术被大规模应用，该技术的发展前景十分广阔。但是，在循环流化床锅炉的长期使用过程中，经常会出现结焦现象，今后的循环流化床锅炉技术发展过程中，解决这一问题是该技术的发展新方向。因此，电厂在实际生产运行中，通常避免掺烧与设计煤质差别过大的煤种，例如褐煤燃烧性能优良，但通常具有严重结渣沾污倾向，无烟煤锅炉掺烧褐煤可能导致制粉系统爆炸、干燥出力不足、一次风速增加引起粉管磨损严重、燃烧器喷口烧损、汽温不足、炉内结渣和沾污严重，以及易燃煤种抢风严重导致难燃煤燃烧困难、飞灰含碳量升高等问题。DL/T 831—2015《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则》 中提出了不同煤种入炉煤质与设计煤种的偏差要求，主要特点是当设计煤种挥发分越低，燃烧性能变化越大，要求的偏差范围就越小。当掺烧煤种性能差异较大时，混煤燃烧效果与比例的关系通常会出现非线性变化，采用一维火焰炉进行模拟试验，其燃尽率的变化趋势也证明了这一点。该现象发生的原因在于易燃烧的煤种在混煤燃烧过程中“抢风”，使难燃煤在低氧分压条件下燃烧，导致混煤总体燃烧效果出现下降。

2软件模块功能

2.1创新思路，实施技术改造

出于提高配煤掺烧方法的有效性，在具体优化配煤掺烧方法的过程中一定要注意燃烧成本降低及锅炉安全运行，从而深入分析配煤掺烧过程中燃烧成本运用情况及锅炉运行情况，进而确定燃烧成本浪费因素及为危机锅炉安全运行的因素。以此为准，科学、合理的进行配煤掺烧方案调整，正确改进技术，使之在配煤掺烧中充分发挥作用，提高配煤掺烧的有效性。

2.2分磨掺烧

分磨掺烧是以磨煤机作为掺混设备，不同入厂煤由不同磨煤机磨制，并由相对应的燃烧器燃用该煤种，不同煤种在炉内边燃烧边混合的掺烧方式。该种掺烧方式的优点是不需专用混煤设备，易实现，掺烧比例控制灵活，煤种性能差异较大时燃烧稳定性易调整，磨煤机运行方式（如出口风温、煤粉细度等）可以根据煤种特性分别进行控制。分磨掺烧原则上要求磨煤机要与燃烧器有明确的对应关系，通常不适用于中间储仓式制粉系统。对于分磨掺烧来说，炉内煤种混合存在煤质不均匀是影响燃烧效果的主要因素。对四角切圆燃烧锅炉而言，炉内气流混合强烈，不同煤种在炉内的混合相对较好。但对前后墙对冲旋流燃烧锅炉，由于各燃烧器燃烧相对独立，不同燃烧器煤粉气流在炉内混合较弱，有时达不到煤种混合的目的。这种情况因为有辐射等热量的传递，对煤粉燃烧影响较小，但高低熔点煤灰未能很好混合，易在局部区域形成结渣等问题。某电厂 300MW机组采用墙式对冲燃烧方式，采用正压冷一次风机直吹式制粉系统，前墙、后墙分别布置三层、二层燃烧器。锅炉设计煤种为易结渣、沾污的高钠煤，采用分磨掺烧的方式掺烧部分低钠煤。

2.3煤质变化对锅炉运行的影响

若燃煤的发热量比设计煤种低，相同负荷下锅炉的实际耗煤量增加，导致磨煤机电耗增大，锅炉磨损加剧、检修周期缩短、维护工作增大、检修费用增加。对于直吹式制粉系统，耗煤量增加导致一次风量增加，理论燃烧温度和炉内温度下降，煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃烬，造成机械不完全燃烧和排烟损失增大。同时，燃烧不稳定会导致助燃油成本提高。若实际燃用煤种的挥发分比设计煤种低，会使炉膛火焰中心上移，排烟温度随之上升，排烟热量损失增大，锅炉效率降低。若实际燃用煤种的灰分比设计煤种高，煤粉进入炉膛后着火点会推迟，导致不完全燃烧损失增大。灰分增大也会降低燃料的燃烧程度 ，灰渣含碳量增加，导致灰渣热损失增加。燃用高灰分的劣质煤会加剧锅炉水冷壁的磨损，导致炉膛内积灰、结焦较严重，影响锅炉的稳定运行。同时，灰分提高会使实际耗煤量增加，导致输煤系统、制粉系统和除灰系统超负荷运行。燃煤灰分提高会使可磨性系数降低，制粉系统各设备的磨损量增大，电耗也随之增加。若实际燃用煤种的水分比设计煤种高，会使炉膛燃烧温度降低，导致燃烧稳定性降低。同时，增加了输煤系统和制粉系统的堵煤风险，增加了运行维护工作量。

2.4燃料配煤管理模块

通过现有预测方案，分析管理创建对应的掺烧方案，并查看执行掺烧方案时，需要注意的存煤、加仓情况。该模块包括增加、查询、修改掺烧方案，查看掺烧方案所用煤种在煤场堆放情况、加仓建议以及历史加仓记录。

结语

本文根据广义配煤掺烧的关键技术，基于燃料全过程开发了集燃料计划、入厂、场存、堆取、配煤、掺烧、优化运行与排放达标为一体的模块化、商业化的在线配煤掺烧系统软件。该软件系统包括配煤掺烧预测、燃料配煤管理、掺烧方案评估、来煤堆煤建议、购煤建议管理等业务模块。该系统通过锅炉设计参数、来煤信息、负荷分布、煤场库存、历史掺配评价、设备运行工况等条件预测满足安全、环保与经济的最佳燃煤掺配方案，并获取SIS监控数据对实际掺烧情况在线评估，跟踪掺配执行效果并反馈优化掺配模型，同时指导燃料采购、存堆，实现了掺烧的闭环管理。该软件为火力发电企业提供了一个以燃料智能化、信息化管理为基础的配煤掺烧管理与决策平台。能够长期科学指导电厂配煤掺烧管理工作，确保锅炉及其辅机设备的长期安全、环保、经济运行，推动电厂燃料侧的信息集成与智能化。

参考文献

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