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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/28 19:27:07
煤质变化对衡丰公司运行经济性影响的分析胡兰海，杨宝林，张永红（河北衡丰发电有限责任公司，河北衡水053000） 摘要：从查找衡丰公司飞灰可燃物升高的原因入手，分析了煤质变化对运行经济性造成的影响，提出了合理的配煤方式，对经济运行具有一定的指导意义。
关键词：电站锅炉；煤质变化；运行经济性；安全性
1前言
衡丰公司#1、#2炉均为北京巴威公司生产的B&WB-1025/18.3-M型煤粉锅炉，设计煤种为阳泉无烟煤末 晋中地方矿贫煤，采用中间储仓式热风送粉系统、前后墙对冲燃烧方式。
衡丰公司2000年、2001年飞灰可燃物指标处于较好水平，年度平均值分别为4.77、4.72，其中在2000年10月和2001年3月，飞灰可燃物分别达到当年月平均最佳值（3.26、3.67）。2002年由于燃用煤质的挥发分降低，固定碳和灰分升高，指标偏离设计煤种较大（设计煤种：Vad=11.87、Cad=62.17％）等原因，2002年3月至6月平均飞灰值分别为5.71、5.91、5.89、6.68，飞灰可燃物超标并呈现逐渐升高趋势。虽经多次燃烧调整，但效果不佳。
2煤质变化对飞灰可燃物的影响
2.1挥发分对飞灰可燃物的影响
挥发分是固体燃料的重要成分特性，对燃料的着火和燃烧有很大影响。由于挥发分是气体可燃物，其着火温度低，使煤易于着火。挥发分多，煤中难燃的焦炭相对含量少，大量挥发分析出，着火燃烧时放出大量热量，有助于焦炭的迅速着火和燃烧，因此挥发分多的煤比较易于燃尽；挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性，挥发分越多，煤粉颗粒的孔隙越多，与助燃空气接触面积越大，因而易于燃尽，燃烧损失较少。反之，在相同因素下，挥发分低的煤较难燃尽、燃烧损失较大。
根据2001年1月至2002年6月近1000组实际运行数据，将入炉煤品质分成10组并计算平均值，以挥发分由低到高顺序分析飞灰可燃物的变化规律，挥发分与飞灰可燃物的关系见表1。在本次分析中均引用此数据。由表1可知，飞灰可燃物随着煤质挥发分的升高而呈下降趋势，7、8组不成线性比例关系的原因，主要是燃煤中的其它因素（如Cad、Aad）也影响煤粉的燃尽程度。
2.2固定碳对飞灰可燃物的影响
煤粉在燃烧过程中，挥发分析出后剩余物主要是焦碳(Cad Aad)。固定碳含量较高的燃煤，在燃烧过程中，煤粉颗粒接受的助燃空气量相对较少、燃烧需要时间长、燃尽程度差，飞灰可燃物相应升高。将10组燃煤数据的固定碳与飞灰可燃物关系列于表2，以固定碳由高到低顺序分析飞灰可燃物的变化规律。由表2可知，燃煤中固定碳指标对飞灰可燃物的影响也较大，飞灰可燃物随固定碳的降低相应降低，当固定碳接近设计值时，飞灰可燃物处于较低水平（4.5左右）。
2.3燃料比对飞灰可燃物的影响
判断原煤燃烧性的一个重要指标是煤的燃料比，即固定碳与挥发分的比值。煤的燃料比越大，燃烧性越差、燃尽程度越低。燃烧理论认为当燃料比在3.5及以下时，燃烧稳定性及燃烧效率较为理想。
10组燃煤数据的燃料比与飞灰可燃物的关系列于表3，以燃料比由高到低顺序分析飞灰可燃物的变化规律。由表3分析得出：
a.飞灰可燃物随燃料比的降低而降低，基本上呈线性比例关系。
b.飞灰可燃物受挥发分和固定碳两种因素共同作用影响，单纯的挥发分高或固定碳低，飞灰可燃物不一定较低（如2.1中第8组、2.2中第6组）。但当按燃料比由高到低排列时（第8组比第7组燃料比高），飞灰可燃物与之基本呈线性比例关系。
c.当煤质接近设计值时，即燃料比接近设计值5.238时，飞灰可燃物可降至4及以下。
3煤质变化对运行经济性的影响
3.1飞灰可燃物变化对经济性的影响
通常按下式计算飞灰可燃物对供电成本的影响：飞灰值×1.5g/kW·h×10-6×年发电量（36×108kW·h）×240元/t标煤×10-4，详见表4。3.2对制粉耗电经济性的影响
在燃煤接近设计值时，制粉耗电为26.6kW·h/t,当煤质变化、可磨系数升高时，制粉耗电升高，2002年6月制粉耗电已上升至30.5kW·h/t。以接近燃煤设计值的第10组数据作为制粉单耗基数来比较煤质变化对制粉耗电经济性的影响（按年发电量为36×108kW·h、年耗煤量约155万t计算），详见表5。3.3对燃煤成本经济性的影响
由于入厂煤实际指标与矿点提供的指标有差异，一年半以来的实际配煤矿别及比例很难准确统计，且燃煤煤质受煤炭市场、购煤计划、铁路运营等多方面因素影响较大，所以在燃煤成本经济性比较中，根据燃料分公司提供的不同矿别入厂煤指标及价格，以热量换算为标准煤，并以煤炭价格最低的南庄矿煤价为基数进行原则性比较（以年耗标煤量约126.7万t计算），详见表6。因具体来煤及实际掺配情况多变，统计较为困难，故分别将无烟煤和烟煤按照所占来煤计划比例进行加权平均，得出无烟煤挥发分平均为8.312、标煤平均单价为212.545元/t；烟煤挥发分平均为11.983、标煤平均单价为228.750元/t；然后按照1～10组数据的挥发分要求进行不同比例的掺配，并以第1组煤价为基准计算各相对成本，列于表7。由燃煤经济性比较可定性得出，随着燃煤挥发分的升高，燃煤成本也呈升高趋势，当使用不同矿点入厂煤进行配比时，升高的幅度会不同。由于阳泉分公司和固庄分别在烟煤、无烟煤中折合标煤价格最低，且1：1掺配后挥发分基本接近校核值，所以这两种燃煤配烧最为经济（如第11组）。
3.4经济性综合分析
因飞灰可燃物影响供电煤耗升高造成的损失随燃料比的降低而减小，制粉单耗随燃料比的降低而减小，将飞灰对经济性的影响、制粉耗电相对损失相加成为损失之和称为A；燃煤成本相对增加称为B；经济综合C为A、B之和，以此来综合分析煤质变化对运行经济性的影响，详见表8。随着燃料比的减小，损失之和曲线A呈下降趋势，但燃料成本线B呈上升趋势；选择适当的燃料比，使A、B之和最小，此时经济综合曲线C将达到最低点，即为衡丰公司经济运行最佳状态。
4结论及建议
a.2002年上半年飞灰可燃物偏高主要是入炉煤质偏离设计值、燃料比上升造成的。
b.单烧无烟煤虽然综合经济性最佳，但因其挥发分低、着火困难，直接影响安全生产，牺牲安全性而去追求经济效益是不可取的。
c.当燃料比在6.1左右时，运行综合经济性较好，此时的飞灰可燃物在4.65左右，如通过配煤调整（降低燃料比）来降低飞灰，将会增加燃料成本，使综合经济性降低。
d.建议适当增加阳泉分公司与固庄煤矿的采购计划，等比掺配，使运行经济性处于较高水平。
e.克服煤炭市场困难，保证入厂煤质量；细化配煤工作，保证入炉煤指标，建议入炉煤燃料比控制在5.5～6.5之间。同时做好燃烧调整工作，确保安全生产，降低飞灰可燃物指标，提高运行经济性。
f.制定措施后，衡丰公司控制入炉煤燃料比，加强燃烧调整，取得了明显效果，2002年9月飞灰可燃物全厂平均值已降至5.56。参考文献［1］容銮恩.燃煤锅炉机组［M］.北京：中国电力出版社，1998.
［2］郑鸿翔.电业节能手册［M］.北京：中国建材工业出版社，1992.
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