600MW锅炉经济煤种掺烧模型的优化

1概述

通过分析和探讨，影响锅炉掺烧能力的主要因素有：接带负荷能力、给水自动控制、RB工况事故处理和环保的影响，基于以上问题，我们进行一系列的改造和优化，为提高经济煤种掺烧率奠定基础，经济煤种实现100%掺烧成为了可能。

2经济煤种掺烧情况介绍

2.1设备概况

锅炉型号：SG1913/25.40-M951，是超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构∏型、露天布置。设计煤种：神府煤，校核煤种：晋北煤。制粉系统采用HP1003型中速磨冷一次风机正压直吹式，每台炉配六台磨煤机，与六层24个燃烧器相匹配，五台磨可带锅炉BMCR负荷。每台炉还配有三层共12支油枪，作为等离子点火的备用或其它紧急情况下的投用，锅炉每支油枪设计为0.8吨/小时，主要用于锅炉稳燃。

2.2经济煤种掺烧情况介绍

2.2.1经济煤种范畴

入厂煤中符合下述一项条件的即为经济煤：

——低热值煤，收到基低位发热量（Qnet,ar）≤4000kcal/kg；

——高硫煤，收到基全硫（St,ar）≥1.0%

2.2.2锅炉燃用煤种情况

公司锅炉的设计设计煤种：神府煤，校核煤种：晋北煤，近年以来燃用的主力煤种有神混、伊泰、平煤、石炭和印尼煤。公司燃用的低热值煤主要从印尼进口，通常称作印尼煤，高硫煤主要是平煤。

从上表数据来看，经济煤种（印尼煤和高硫煤）与常规燃用煤种相比有以下特点：

印尼煤的特点：

A、具有发热量偏低（发热量在3500 kcal/kg左右）；

B、灰分和硫份明显偏低。

高硫煤的特点：

一般都是高灰煤，硫份明显偏高（一般在1.0~1.7），远远超出锅炉正常燃煤标准。

2.3经济煤种掺烧情况

2017年公司实现掺烧印尼煤37万吨，高硫煤68.9万吨，掺烧率为34.5%；2018年公司实现掺烧印尼煤62.1万吨，高硫煤73.2万吨，掺烧率为44.1%。

3 影响锅炉掺烧的因素：

3.1锅炉接带负荷能力

印尼煤发热量偏低，加入过多的印尼煤，导致进入锅炉的燃料发热量降低，磨煤机和给煤机出力达到最大后，无法满足锅炉接带负荷的要求。

3.2给水自动控制的影响

三期锅炉的设计煤种热值为：5300Cal/Kg，对应给水控制器“O”值为1，正常情况下给水控制器“O”调节范围在0.8~1.2，如果掺烧3台及以上的印尼煤，由于燃煤加权热值降低，给水控制器“O”值降低至0.8以下进入自动控制死区，机组的给水控制器及CCS无法正常工作。

3.3 RB工况事故处理

发生重要辅机跳闸后，机组RB动作，保留三台磨煤机运行，煤的热值过低，造成事故处理失败，可能导致机组跳闸或更严重事故。 锅炉每支油枪设计为0.8吨/小时，主要用于稳燃，RB动作后虽投了油枪，增加燃料量非常有限，存在一定的安全风险。

3.4环保的影响

镇江市经信委发文《关于做好重点燃煤企业燃煤品质控制的通知》要求：全市重点燃煤企业必须严控燃煤品质，含硫率低于0.7%，灰分低于15%；江苏省环保厅要求：脱硫入口二氧化硫浓度<=1800ppm，各项环保排放指标必须达到超低排放标准。

4经济煤种掺烧模型的优化

4.1掺烧要素

燃煤发热量、挥发份、硫分、水分、灰分，灰熔点、流动性、可磨性是配煤的约束条件。掺配煤核心三要素是挥发份、发热量和硫分。挥发分影响锅炉燃烧稳定性，是掺烧首先考虑第一要素，发热量影响锅炉带负荷能力，硫分影响环保指标。满足三要素的前提下，考虑入炉煤灰份、灰熔点，以减少对受热面的磨损和炉内结焦现象。根据机组锅炉和脱硫设备配置及国家环保排放要求，一般控制入炉加权煤质如下：低位发热量热值4800—5200Kcal/Kg,收到基硫份0.4—0.7%，收到基灰份15—20%。

1. 、配比约束条件：

X 1 + X 2 + …… + X n = 1

说明： X 1 , X 2 , ……, X n ：各种煤所占入炉煤总量的比例。

Q net,ar ：各种煤的收到基低位发热量。

V daf ：代表干燥无灰基挥发分。

S t,ar ：代表收到基全硫

1. 、挥发份约束条件：

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

1. 、发热量约束条件：

X 1 Q net,ar1 + X 2 Q net,ar2 + …… + X n Q net,arn ≥ Q net,ar,min

满足RB和机组接带负荷的需要，加仓时充分考虑RB动作后保留磨煤机的发热量情况，以满足事故处理需要。

1. 、硫分约束条件：

X 1 S t,ar1 + X 2 S t,ar2 + …… + X n S t,arn ≤ S t,ar,max

4.2给水控制器逻辑修改

热工人员通过修改逻辑，将TPID.OUT及其上、下游功能块的上下限均放开至0.6~1.2，中间点温度修正TPID输出量程修改为0.6~1.2（原始0.8~1.2），保证控制系统有充足的调节裕量。

4.3油枪的改造

在事故情况RB动作时，所剩余的三台磨煤机可能会有一台低热值印尼煤的情况，对于锅炉稳定工况不利，结合现有情况，对锅炉油枪进行了改造。综合考虑启、停阶段用锅炉燃油用量，保持AB、CD层油枪不变，更换了EF层四角油枪雾化片（见附图），将EF层油枪流量由0.8t/h提高至2.5t/h，增加6.8吨燃油，相当于增加约14吨燃煤，确保事故处理的成功。

4.4环保的控制

我们利用印尼煤硫份低的特点掺烧高硫煤，控制入炉煤加权硫分不超限（小于0.7%），满足政府环保要求。制定掺烧方案，合理掺烧印尼煤和高硫煤，控制入炉煤加权硫份不超限。

4.5掺烧模型的优化

1年以前经济煤种掺烧以模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为主，一般为印尼煤*2+高硫*2+其它优质煤*2，或者印尼煤*2+高硫*1+其它优质煤*3，印尼煤掺烧始终无法突破两台。我们提出了大胆的想法，将印尼煤台数提高至3-4台。

4.5.1采用印尼煤*3+高硫*2+其它优质煤*1模型基本上可以满足任何工况，需要停运磨煤机时优先停运优质煤；

4.5.2预计近期机组负荷不高可以采用印尼煤*4+高硫*2模型加仓，实现经济煤种100%掺烧；每日夜班负荷较低，可以在中班加仓时按此模型加仓，夜班加仓时更改，尽力提高经济煤种掺烧量。

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模型加仓，实现经济煤种100%掺烧。

4.6入炉煤加权参数控制表

通过对入炉煤种的控制，实现入炉煤加权参数全部在控制范围内，满足机组接带负荷和环保排放的要求，最大程度上提高经济煤种的掺烧率。

4.7 今年以来的掺烧情况

2019年1~6月份公司实现掺烧印尼煤55.1万吨，高硫煤35.5万吨，实现经济煤种掺烧率63.4% 。尤其是进口印尼煤掺烧率的大幅提高，有效降低了公司的燃料采购成本。

5结论

随着能源问题的日益严重，用好煤炭资源、发挥煤炭作用，对保障国家能源安全、实现可持续发展至关重要。今后较长一段时期火电仍是我国的主力电源，降低发电成本是火电的生存根本。优化锅炉经济煤种掺烧模型，彻底解决了锅炉掺烧能力的瓶颈，大幅提高了锅炉经济煤种掺烧率，尤其是突破印尼煤的掺烧极限，可以充分利用进口印尼煤价差大的优势，大幅降低煤炭采购成本，增加公司利润，增加公司在业内的竞争力。

参考文献：

[1] 《锅炉设备及运行》2010年姜锡伦、屈卫东

[2] 《江苏大区经济煤种掺配奖励细则（2018 年发布版）》

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