300 MW机组锅炉配烧印尼煤的运行与经济性分析

胡杨萍

（厦门华夏国际电力发展有限公司，福建厦门361026）

300 MW机组锅炉配烧印尼煤的运行与经济性分析

胡杨萍

（厦门华夏国际电力发展有限公司，福建厦门361026）

近年来，由于煤价的上涨，迫使许多大型燃煤发电厂燃用进口劣质煤。将印尼煤和中煤混配进行了燃烧试验，对锅炉的运行经济性以及检修、停炉时间、厂用电等因素造成的费用变化进行了计算分析，结果显示燃烧劣质煤带来的检修、厂用电等费用的增加明显小于混配煤带来的效益，即混配燃烧具有良好的经济性。

锅炉；燃煤；印尼煤；配烧；经济性

在煤炭价格居高不下和电价受控的大环境下，火力发电厂经济效益普遍受到很大影响，其中燃煤成本在发电厂总运营成本中占70%左右。为了控制发电成本，某发电厂使用价格相对便宜的印尼煤掺烧，以降低煤炭成本。

为探索与设计煤种参数相差较远的印尼煤掺烧方式，通过选择不同方式的掺烧试验，以衡量掺烧印尼煤对锅炉经济运行和维护成本的影响。通过现场试验、煤质比较和配烧期间锅炉辅助系统维护成本变化分析，掌握了掺烧印尼煤锅炉的运行特性和锅炉辅助系统设备维护经验，为锅炉掺烧印尼煤提供了合理运行方式和维护手段。

1 锅炉设备简介

某发电厂4台300 MW机组的锅炉均为上海锅炉厂生产的亚临界中间再热控制循环汽包炉，一期1，2号锅炉型式SG－1025/18．3－M832，二期3，4号锅炉型式SG－1025/17．47－M895，4台锅炉均采用燃烧器摆动及混合式喷水减温、平衡通风、四角切圆燃烧、正压直吹制粉系统，固态间断排渣、海水全烟气脱硫、选择性催化剂还原法烟气脱硝。每台锅炉设计5台碗式弹簧加载磨煤机，型号为HP863，在设计煤种下，最大给料粒度38 mm，最大空气流量63 834 kg/h，一、二期设备最大出力（R75=25%）分别为44．054 t/h，48．10 t/h，额定工况时，4台磨煤机运行，1台备用。

锅炉设计煤种为山西晋北烟煤，常用煤种为中国中煤能源集团的煤种（简称中煤），软化温度1 200℃左右，Qnet（低位发热量）为15．49～20．90 MJ/kg，Aar（收到基灰分）4．60%～26．51%，Mar（收到基水分）8．10%～21．90%，Vdaf（干燥无灰基挥发分）27．95%～35．43%。1，2号锅炉热效率设计值93．40%，3，4号锅炉热效率设计值92．87%。

2 中煤和印尼煤煤质情况

表1为中煤和印尼煤的煤质分析比较，由表1可知，印尼煤主要特点是：全水分偏大，影响了制煤系统的干燥出力，磨煤机出力受到限制；挥发分偏高和灰熔点相对较低，煤粉管爆燃机率增多，影响了设备运行的安全性；发热量大幅偏离设计值，锅炉的经济性受到影响；含硫量较低，有利于降低脱硫电耗。

表1 中煤与印尼煤的煤质分析

特别应注意的是：由于印尼煤矿点多、煤质复杂且无法全过程监控等因素影响，在煤质工业分析数据正常的情况下，曾发生卸煤机无法卸煤、粘堵，磨煤机无法研磨、最大出力仅为17 t/h的情况。

3 燃煤配烧措施

印尼煤煤质波动较大和偏离设计煤种较多，锅炉运行参数发生了较为明显的变化。为提高印尼煤的掺烧安全性和经济性，成立燃煤掺配小组，出台防粘堵、防自燃、混配上煤、运行调整、设备维护、消防预防制度。定期召开专题会议，协调、总结、完善掺配掺烧措施。

机组还进行了锅炉印尼煤燃烧优化调整试验，采用炉前预混和分仓配烧印尼煤，锅炉热效率相当，两种方式均可采用。由于炉前预混需双路输煤皮带运行，且磨制印尼煤的磨煤机出口温度偏低，采用了分仓配烧方式，具体措施如下：

（1）燃用印尼煤的制粉系统应保持连续运行，若故障停运应尽快修复，防止积粉自燃。

（2）每班检测煤仓壁温2次，监视煤仓防止自燃。

（3）若制粉系统连续运行超过10天以上时，进行定期空磨吹扫10 min以上，清除制粉系统死角积粉，根除爆燃条件。

（4）燃用印尼煤的磨煤机出口折向挡板开度调整到4档，维持适当的煤粉细度。

（5）磨煤机热风出力不足时，增加磨煤机运行台数，防止煤粉堵磨。

（6）若发现石子煤带火星，经调整煤量风量仍无法消除时，应停运磨煤机清空石子煤后再启动运行。

4 燃煤配烧运行试验

为积累运行经验，将印尼煤与中煤分别按1∶1，1．5∶1，2∶1的比例混合进行燃煤配烧运行试验。煤质分析见表2，试验工况的主要参数见表3。

从试验过程及燃烧情况来看，印尼煤与中煤1∶1混配掺烧符合机组运行常态，机组满负荷（300 MW）只需4套制粉系统，机组煤耗指标未出现异常，该方式可在今后的机组运行中长期采用。

1．5∶1混配后的给煤量与1∶1混配情况相比，在典型试验工况下给煤量增大2．8～6．4 t，理论发电煤耗增大3．68～7．76 g/kWh。由于锅炉设计Qnet为22．44 MJ/kg，而入炉热值偏离设计值较多，对其经济性有一定影响，机组300 MW负荷下煤耗偏高与主汽温度低、机组真空相对降低有关。该混配比例及燃烧方式仍可在今后的机组运行中采用。

2∶1混配燃烧时，机组300 MW负荷给煤量达到147 t/h，需5台磨煤机运行，考虑到一方面辅机电耗有所增加，另一方面无备用制粉系统，加上排烟温度升高和发电煤耗指标异常波动等因素，在长时间连续满负荷工况下，不宜采用该配烧方式。

5 检修成本变化

印尼煤煤质较差，全面增加了锅炉辅机的负荷，缩短了检修间隔时间，对各主要设备的影响如下。

表2 印尼煤与中煤混配后的煤质分析

5.1 制粉系统

磨煤机自燃用印尼煤以来，缺陷大幅度增加，主要原因是燃煤可磨系数降低，导致磨煤机堵煤和磨煤机内部部件磨损加剧，具体情况为：

（1）磨煤机刮板每年更换1次，每台机组每年更换最多6套；燃用印尼煤后，磨煤机刮板每年需更换2次，每台机组每年更换约12～15套，费用增加约2．5倍。

（2）磨煤机2年更换1次磨碗衬板，每台机组每年最多更换1套磨碗衬板；燃用印尼煤后，每台机组每年需更换2～3套磨碗衬板，尤其是B与C磨每年都需更换，费用增加约3倍。

（3）每年只需对磨损量大的磨辊进行堆焊处理；燃用印尼煤后，每台机组每年需要堆焊更新约12～15个磨辊，费用增加约3倍。

（4）钢玉材质粉管弯头使用年限约8年；燃用印尼煤后，使用年限降至约3年。

（5）磨煤机内部的内锥体、顶部衬板磨损也存在不同程度磨损量加大的问题。

5.2 石子煤系统

每年只需在检修期间根据检查使用情况对出料阀进行更换或维修；燃用印尼煤后，经常需要在运行过程中根据现场情况不定期更换。

5.3 喷燃器

燃用印尼煤后在历次的停炉检查中，发现喷燃器磨损有所增加，煤粉喷嘴更换较多，1年更换喷嘴20个，而原1年才3个，其他磨损及烧损部件本着节约的原则，在检修中尽量给予修补，但喷燃器的检修费用有所增加。

5.4 输煤系统

由于混配印尼煤后的燃煤使卸煤输煤系统粘堵、落煤管堵煤、储存及制煤系统自燃的机率大大增加，输煤系统检修及日常维护费用增加了4．65%。

6 对生产成本的影响

2011年发电厂采购了95万t印尼煤，相比同期国内市场煤价，节约采购费用（含税）约8 600万，但增加了辅机的检修费用。

6.1 配煤后的正面经济性评估

同样是300 MW的工况，印尼煤（取中等热值，约20．0 MJ/kg）与中煤1∶1混配掺烧时机组满负荷发电标煤耗约为313．6 g/kWh。如果印尼煤的标煤价格是915元/t，中煤的标煤价格是1 018元/t，混配后的标煤价格约为966元/t，发电煤成本约为0．303元/kWh；在250 MW的工况下，印尼煤与中煤1∶1混配后的发电煤成本约为0．305元/kWh。全烧中煤时，通常机组满负荷时的标煤耗约为310 g/kWh，如果按每年机组满负荷运行5 000 h计算，1∶1混配印尼煤后每台机组每年节约1 896万元左右。

6.2 劣质煤的负面经济性评价

6.2.1 检修费用

对于不同的煤种，尤其在不能长时间稳定燃用相同煤种的情况下，检修费用的变化难以计算，因此根据以往不同煤种的数据进行估算是一种简单可行的方法。通过统计，每年满负荷运行5 000 h（以下均取此值估算）的情况下，煤的热值从设计值每下降10%，检修费用增加约8%，其中锅炉与输煤系统的平均检修费用按1 000万元/年计算，这个数据由于煤质等情况的不同而有所变化，应尽量采用计算时所在工况的数据，每年的检修费用大约增加100万元。但这种变化在短时间内难以发现，即使磨损速度加快，有些部件短时间内也可能没有达到需要更换的程度。而且不同的部件在不同的时间更换，给统计带来了困难。

表3 试验工况参数

6.2.2 停炉次数

因为停炉检修时间的增加，会使机组运行时间减少。虽然在机组运行阶段检修工作量的增加并不会造成机组运行时间减少，但是煤种劣化通常会导致停炉检修时间的增加。根据以往不同煤种的数据进行估算，煤的热值从设计值每下降约10%，停炉检修的时间保守估算增加约5天/年（未计及因额外磨损、爆管等造成的停炉）。以发电量收益为0．05元/kWh计算，每台机组每天的发电收益约36万元，5天停机损失180万元。

6.2.3 厂用电

煤种劣化通常会导致厂用电的增加，例如输煤、磨煤、风机电耗的增加。根据以往不同煤种的数据进行估算，通常煤的热值从设计值每下降10%，厂用电率增加约0．3%，每年多耗电4 950 MWh，以电价为0．5元/kWh计算，每年增加的费用为247．5万元。由于煤的热值下降，可能需要增开磨煤机（通常煤的热值低于设计值的15%左右，需要增开1台磨煤机），增开1台磨煤机增加厂用电率约0．1%，每年增加的费用为82．5万元。

通过以上分析可以知道，燃用印尼煤具有一定的经济性，同时检修、厂用电等费用也会增加，但是通常这些费用明显小于煤价带来的影响。

机组经济性与煤种混配的比例有关，通过良好的燃烧调整，能够使印尼煤占比较高的情况下获得良好的燃烧经济性。

7 结语

对印尼煤和中煤混配燃烧的锅炉运行经济性以及检修、停炉时间、厂用电等因素造成的费用变化的计算分析，显示混配燃烧具有良好的经济性，燃烧劣质煤带来的检修、厂用电等费用的增加明显小于混配燃烧带来的效益。但是分析结论仅限于特定的机组和煤质，还不能说明可以大量混配劣质煤。由于未对混配煤的安全性进行评估，加上资料的缺乏和煤质的多变，这方面的评估存在困难，不过劣质煤占比高后，安全性下降是事实，因此混配煤燃烧应该在保证安全性的情况下进行。

[1]范从振．锅炉原理[M]．北京：中国电力出版社，2001．

[2]容銮恩，袁镇福．电站锅炉原理[M]．北京：中国电力出版社，1997．

（本文编辑：陆莹）

Operation and Economical Efficiency Analysis of Mixed Firing Indonesian Coal in 300 MW Units

HU Yang-ping
（Xiamen Huaxia International Power Development Co．，Ltd．，Xiamen Fujian 361026，China）

In recent years，many domestic large coal-fired power plants have to use imported inferior coals due to rise in coal prices．The paper brings forward testes for mixed-firing Indonesian with chinese coals to calculate cost change due to changes of such factors as economical efficiency of the operation of boilers for which Indonesian coal and domestic coal are blended,maintenance,duration of boiler shutdown and auxiliary power．The increased cost of maintenance and auxiliary power due to inferior coals is significantly less than the benefit from the blended coals，and hence it is concluded that the mixed-firing can acquire favorable economical efficiency．

boiler；fuel coal；Indonesian coal；mixed-firing；economical efficiency

TK227

：B

：1007－1881（2013）05－0053－04

2013-02-26

胡杨萍（1962-），女，江苏睢宁人，工程师，从事发电厂工程造价评估工作。