600MW鍋爐經(jīng)濟(jì)煤種摻燒模型的優(yōu)化

1概述

通過(guò)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(dòng)控制、RB工況事故處理和環(huán)保的影響，基于以上問(wèn)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(hào)：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(jì)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(tái)爐配六臺(tái)磨煤機(jī)，與六層24個(gè)燃燒器相匹配，五臺(tái)磨可帶鍋爐BMCR負(fù)荷。每臺(tái)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(jì)為0.8噸/小時(shí)，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(jì)設(shè)計(jì)煤種：神府煤，校核煤種：晉北煤，近年以來(lái)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。

從上表數(shù)據(jù)來(lái)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(wàn)噸，高硫煤68.9萬(wàn)噸，摻燒率為34.5%；2018年公司實(shí)現(xiàn)摻燒印尼煤62.1萬(wàn)噸，高硫煤73.2萬(wàn)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(guò)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(wú)法滿足鍋爐接帶負(fù)荷的要求。

3.2給水自動(dòng)控制的影響

三期鍋爐的設(shè)計(jì)煤種熱值為：5300Cal/Kg，對(duì)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(tái)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(dòng)控制死區(qū)，機(jī)組的給水控制器及CCS無(wú)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(dòng)作，保留三臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，煤的熱值過(guò)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(jì)為0.8噸/小時(shí)，主要用于穩(wěn)燃，RB動(dòng)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(xiǎn)。

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(dòng)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(duì)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(guó)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%。

1. 、配比約束條件：

X 1 + X 2 + …… + X n = 1

說(shuō)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(wú)灰基揮發(fā)分。

S t,ar ：代表收到基全硫

1. 、揮發(fā)份約束條件：

X 1 V daf1 + X 2 V daf2 + …… + X n V dafn ≥ V daf,min

1. 、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(cāng)時(shí)充分考慮RB動(dòng)作后保留磨煤機(jī)的發(fā)熱量情況，以滿足事故處理需要。

1. 、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(guò)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(dòng)作時(shí)，所剩余的三臺(tái)磨煤機(jī)可能會(huì)有一臺(tái)低熱值印尼煤的情況，對(duì)于鍋爐穩(wěn)定工況不利，結(jié)合現(xiàn)有情況，對(duì)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?yè)綗∧崦汉透吡蛎?，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(wú)法突破兩臺(tái)。我們提出了大膽的想法，將印尼煤臺(tái)數(shù)提高至3-4臺(tái)。

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(shí)優(yōu)先停運(yùn)優(yōu)質(zhì)煤；

4.5.2預(yù)計(jì)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(cāng)，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(cāng)時(shí)按此模型加倉(cāng)，夜班加倉(cāng)時(shí)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(cāng)，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

通過(guò)對(duì)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(lái)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(wàn)噸，高硫煤35.5萬(wàn)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(gòu)成本。

5結(jié)論

隨著能源問(wèn)題的日益嚴(yán)重，用好煤炭資源、發(fā)揮煤炭作用，對(duì)保障國(guó)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(zhǎng)一段時(shí)期火電仍是我國(guó)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(jià)差大的優(yōu)勢(shì)，大幅降低煤炭采購(gòu)成本，增加公司利潤(rùn)，增加公司在業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎng)勵(lì)細(xì)則（2018 年發(fā)布版）》

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