掺烧劣质煤对供电煤耗影响的分析

颜雪琴

（上海电力股份有限公司吴泾热电厂，上海 200241）

燃煤电厂运行中的主要成本之一是燃料。为了降低煤炭成本，大多燃煤电厂都在掺烧劣质煤，吴泾热电厂也不例外。掺烧大混煤的比例在20%～30%。由于劣质煤价低，煤炭成本有所降低，但是过热器、再热器、制粉系统等设备受烟气磨损会加剧，势必要增加维护和维修成本。除此之外，由于磨煤机运行台数增加，厂用电也会上升。为了定量分析掺烧劣质煤后对机组供电煤耗的影响程度，专门对12号燃煤机组进行了掺烧劣质煤对供电煤耗影响的试验。

1 试验方案

1）机组简况 12号燃煤机组的锅炉系上海锅炉厂制造（SG-1025／18.3-M316型），一次中间再热控制循环固态排渣煤粉炉，制粉系统选用正压直吹式，配5台RP-863碗式中速磨煤机。锅炉配有4组可调式直流燃烧器，呈4角切向布置，采用同心反切燃烧方式。

2）掺烧劣质煤方案 以12号机组的达标煤耗340 g／k Wh为基准供电煤耗，进行240、180、120 MW三种电负荷工况下掺烧劣质煤的经济性对比试验。试验分两部分进行：第一部分于2013年7月10日进行基准试验（不掺烧工况），检测全烧神木煤时机组的整体运行状况，以便与掺烧劣质煤试验工况进行相关比较；第二部分于2013年7月12日进行掺烧试验，机组按目前日常燃煤加仓掺烧方式运行，检测锅炉效率、蒸汽参数、辅机电耗等与机组经济性相关的参数，并根据运行日志记载的掺烧劣质煤时相应磨煤机石子煤量偏大的现象，选取磨煤机D进行石子煤量称重及石子煤取样热值分析工作。

2 煤质分析

吴泾热电厂目前采用的燃煤掺烧方式为“炉前掺配、炉内混烧”，即神木煤与大混煤在输煤皮带上均匀地以1∶1掺配比例混合，进入原煤斗，再通过磨煤机一同磨制成煤粉，然后送入炉膛燃烧。试验期间，针对掺烧和非掺烧工况，分别取2013年7月10日及12日神木煤，2013年7月12日大混煤原煤样送实验室分析，分析数据汇总如表1所示。

表1 原煤样实验室分析数据

掺烧石子煤时磨煤机D数据，如表2所示。

3 试验结果分析

通过12号机组在240、180、120 MW三种电负荷工况下，掺烧及不掺烧煤试验，记录主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热减温水量、氧量、飞灰含碳和炉渣含碳等主要数据，定量分析各工况掺烧劣质煤后对机组供电煤耗的影响程度。

表2 掺烧石子煤时磨煤机D数据

3.1 锅炉效率对煤耗的影响

以12号机组达标煤耗340 g／k Wh为基准，进行比对分析。试验结果显示：240 MW电负荷，煤耗上升2.639 g／k Wh；180 MW电负荷，煤耗上升1.664 g／k Wh；120 MW电负荷，煤耗上升1.902 g／k Wh。锅炉效率对煤耗的影响参见表3。

表3 锅炉效率对煤耗的影响

3.2 汽水参数对煤耗的影响

从汽温参数与再热减温水量角度进行耗差分析，以基准工况为比对。试验结果显示：240 MW电负荷，煤耗下降0.759 g／k Wh；180 MW电负荷，煤耗上升0.936 g／k Wh；120 MW电负荷，煤耗下降0.039 g／k Wh。汽水对煤耗的影响参见表4。

3.3 辅机电耗对煤耗的影响

辅机电耗对供电煤耗变化的影响，以基准工况为比对：240 MW电负荷，煤耗上升0.037 g／k Wh；180 MW电负荷，煤耗上升0.148 g／k Wh；120 MW电负荷，煤耗上升0.047 g／kWh。辅机电耗对煤耗的影响参见表5。

3.4 石子煤量对煤耗的影响

磨煤机D出力为24 t／h，掺烧方式为神木煤50%＋大混煤50%时，石子煤排放量为0.73 t／h；石子煤排放率为2.95%；石子煤灰分为81.09%；石子煤低位发热量为4160 kJ／kg。以基准工况为比较参照：240 MW电负荷，煤耗上升0.952 g／k Wh；180 MW电负荷，煤耗上升1.239g／kWh；120 MW电负荷，煤耗上升1.859 g／k Wh。石子煤量对煤耗的影响，数据分析如表6所示。煤耗综合因素影响计算汇总，如表7所示。

表4 汽水参数对煤耗的影响

表5 辅机电耗对煤耗影响

4 结论与建议

1）分别在240、180、120 MW三个电负荷下，以不掺烧（全神木煤）工况为基准，进行掺烧后煤耗的经济性比较，并综合锅炉效率、汽水参数、辅机电耗以及石子煤量4个因素的共同影响，试验结论为：240 MW电负荷，掺烧后供电煤耗上升2.869 g／k Wh；180 MW电负荷，掺烧后供电煤耗上升3.987 g／k Wh；120 MW电负荷，掺烧后供电煤耗上升3.769 g／k Wh。

2）从试验结果可以看出，由于大混煤的灰分高达42%，固定碳和挥发性含量均相对较低，掺烧后飞灰含碳量明显上升，导致未完全燃烧损失增大，锅炉效率下降明显，对煤耗影响达到2 g／k Wh，建议掺烧大混煤量要控制，可以适当掺烧些褐煤等别的煤种来对冲。

表6 石子煤量对煤耗的影响

表7 煤耗综合因素影响计算汇总

3）对汽水系统参数影响比较明显的是再热蒸汽温度，下降的幅度在10～15℃，影响供电煤耗0.5～0.8 g／k Wh。再热蒸汽温度的降低，会降低循环热效率，使得排汽压力下的蒸汽湿度升高，有可能会对汽轮机低压末级叶片产生汽蚀，建议尽可能运行高位磨煤机并通过燃烧器摆角和风烟挡板调整，抬高再热器出口温度。

4）从辅机电耗来看，六大风机电耗基本不变，主要是磨煤机电耗明显增大，在磨煤机出力基本一致的状况下，掺烧工况相应的电流和制粉单耗大于非掺烧工况，结合表6的数据，可以确认是磨煤机石子煤量大引起的。虽然磨煤机石子煤的低位发热量为4160 kJ／kg，小于6270 kJ／kg中速磨系统正常石子煤发热量上限值，但其排放率已远远超出了磨煤机本身出力的0.5‰。

5）掺烧大混煤（20%～30%比例），会增加供电煤耗3～4 g／k Wh，这是可以定量计算的部分，还会产生降低磨煤机出力、增加灰渣排放量、烟气中灰浓度增加对锅炉所有换热设备磨损、堵塞增加的运行维护成本等无法定量计算部分，建议掺烧大混煤比例应综合考虑以上两方面影响。