新形势下燃煤发电企业掺烧煤泥综合效益浅析

杨卫强　石玉龙　王维

【摘 要】目前电价下降、电量减少给燃煤发电企业经济效益提升带来了严峻挑战，煤价已经处于低谷，下降空间已尽，掺烧低价煤泥成为发电企业控价降本的重中之重。本文结合工作实际情况论述了掺烧低价煤泥的可行性和经济性，为燃煤发电企业在当前形势下降低燃料成本提供了可行性新举措。

【关键词】发电企业；掺烧；煤泥；效益

当前形势下电价下降、电量减少给燃煤发电企业带来了巨大经营压力，为有效降低煤价，区域某燃煤电厂结合本企业实际情况开始掺烧低价煤泥，煤价下降幅度较大，为公司提质增效做出了贡献。现对掺烧煤泥的经济效益和安全效益分析如下。

1 掺烧煤泥必要性分析

煤泥是具有价格低、水分高、粒度细、粘结性强、内聚力大等特点。该电厂所掺烧煤泥与设计煤种产自同一区域，煤泥晾干后煤质特性与设计煤种基本一致，是替代价格较高的国有矿原煤的最佳选择，对于机组保稳燃、控指标、降成本方面贡献较大。而且与原煤比，煤泥还具有下面几方面优势：

（1）煤泥硫分只有0.8%左右，而原煤硫分在1.8%左右，掺烧煤泥既可以满足环保排放要求又可以降低脱硫系统耗电率。

（2）煤泥由于具有粒度细特点，对降低制粉单耗贡献显著。

2 掺烧煤泥所采取的措施

电厂经不断摸索，总结出一套行之有效的掺配方案。一是，利用春秋两季及夏季非雨期对煤泥进行平铺晾晒，依靠天气蒸发掉煤泥中水分。工作流程为煤泥卸至煤场后，由铲车在晾晒场地推平，然后利用旋耕犁机对煤泥进行翻犁，一般3-5天可将煤泥水分由入厂时的25%晾晒至10%，经水分检验合格并与高热值煤进行掺配后搬倒至筒仓。该种方式处理后的煤泥具有加工成本低，工作量小的特点，但受天气因素影响较大。二是，半干煤泥与干煤直接混配的方式。工作流程为将煤泥进行初步晾晒后利用专业机器与高挥发分、低水分煤种进行掺配、磨制后再将水分晾晒至合格范围后搬倒至筒仓。该种方式处理后的煤泥具有水分散失小、粒度均匀的特点。

3 掺烧煤泥经济性分析

3.1 对燃料采购成本影响

煤泥是煤矿的副产品之一，用户相对较少，销售相对困难，所以在价格上比市场煤有较大优势。目前，电厂共采购两种矿别的煤泥，从财务结算数据来看，煤泥平均不含税入厂标煤单价比市场煤低56元/吨左右，采购煤泥对降低燃料成本贡献度仍然较大。

3.2 掺烧煤泥中间费用

目前，电厂加工煤泥主要依靠自然晾晒，从到厂至入仓，主要有晾晒和搬倒费用，其中，晾晒费用为7.5元/吨，搬倒费用为5.2元/吨。由于煤泥从到厂至入仓阶段水分损失较大，热值变化较多，为准确分析，在计算煤泥经济性过程中按照标煤进行计算（具体数据见表1）。从下表可以看出，一吨煤泥平均入厂标煤单价为200.185元/吨，入厂时原煤重量在1.83吨左右，晾干后可以出煤泥1.55吨左右，中间晾晒和搬倒费用为12.7元/吨左右，入炉时标准煤价升高为219.82元/吨，比目前市场煤标煤单价低78.91元/吨。若折成原煤计算，掺烧1吨煤泥有56.36元效益空间，其中效益最高的B矿煤泥比市场煤低67.63元/吨。

3.3 掺烧煤泥对设备的影响

掺烧煤泥对设备的损害主要受两方面因素影响，一是在煤炭重介质洗选过程中，需要添加磁铁矿粉，而洗选介质比重越大洗选效率越高，若煤泥中含有磁铁矿粉将对锅炉设备有一定损害。为此，电厂掺配掺烧小组专程到矿方洗煤厂进行现场确认。目前，煤泥生产工艺主要采取重介质洗选或跳汰式洗选工艺，其中重介式洗选需要添加磁铁矿粉，铁矿粉回收率达到99.5%-99.8%，洗选产品为精煤和洗混末煤（电煤），煤泥产量极少。电厂采购的煤泥产品是由跳汰式洗选工艺产生的副产品，洗选过程中的煤泥水经过两次沉淀浓缩后，再经过压滤设备脱水产生煤泥产品。跳汰式洗选工艺没有添加重介物质，因此也没有铁粉存留。在沉淀过程中需要添加聚丙烯酰胺和聚合氯化铝水处理剂增强絮凝沉淀效果，平均每吨煤泥产量约消耗92克添加剂，不会对锅炉设备产生影响。

3.3.1 对锅炉受热面影响

入炉煤水分增加，制粉系统需要更多干燥风，容易造成三次风增大，三次风率增大，影响二次风率减少，易造成锅炉结焦、高温腐蚀。因结焦和设备腐蚀是渐进过程，不易定量分析。

3.3.2 对锅炉尾部烟道影响

烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽进入低温受热面时，与温度较低的受热面金属接触，并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀，若煤泥水分含量大易对尾部烟道形成低温腐蚀。目前，通过加强入炉煤泥晾晒、控制排烟温度等手段能有效降低腐蚀程度。

3.3.3 对除灰渣系统影响

掺烧煤泥后，尾部烟气中含水蒸气浓度明显增加，对除灰设备产生的影响是电除尘极板粘灰、腐蚀，降低除尘器效率。

3.4 掺烧煤泥对机组供电煤耗影响

3.4.1 煤耗对比试验

鉴于该电厂两台机组型式相同，正常运行时煤耗基本一致，为了定量分析掺烧煤泥对发电煤耗的影响，电厂专门进行过煤耗对比试验。试验方案为一台锅炉单烧纯煤，另一台锅炉掺烧正常比例的煤泥，然后对比两台机组的煤耗差异。试验时间为5天，试验期间保持相同的机组负荷率，并保证入炉煤质稳定，且分炉皮带秤计量、分炉采样、定煤位交接班。经过试验，两台机组煤耗基本一致，不存在差异，可基本认定掺烧煤泥对发电煤耗影响不大。试验结果见表2。

表2 煤耗对比试验结果

3.4.2 对锅炉效率影响

入炉煤水分高，不但会降低炉膛温度，影响燃烧稳定性和热传导性，减少有效热的利用，而且会造成排烟损失增加（煤内水分会吸热变成水蒸气并随着烟气排除炉内，增加烟气量使得排烟热损失增大），降低锅炉热效率。

以锅炉设计参数进行计算：

排烟温度为130℃，设计煤种水分5.4%，入炉煤泥水分10%，水在1个大气压，100℃的汽化潜热为2257kj/kg。

为保证相同的入炉发热量，与设计煤种相比，1吨煤泥多带入炉膛水分重量为：

1000×（100-5.4）/（100-10）-1000=51.1kg。

这部分水分由20℃液态水转化为130℃水蒸气所需要热量为：

4.18×51.1×（100℃-20℃）+51.1×2257+1.84×51.1×（130℃-100℃）=135241kj

由此可知，掺烧1吨煤泥将多消耗热量135241 kj，折算标煤为：

135241÷29271=4.62kg

按照掺烧20万吨煤泥计算，每吨标煤不含税价格为298.73元/吨，增加燃料成本：

200000×4.62÷1000×298.73=276026.52元

3.5 掺烧煤泥对厂用电率影响

3.5.1 对脱硫耗电率影响

电厂两台机组脱硫耗电率在1.5%左右，年耗用电量4950万千瓦时，按照脱硫设备运行情况进行测算，入炉煤硫分每降低1%，全厂日脱硫耗电量可节省1万千瓦时，掺烧煤泥对脱硫系统厂用电量的影响如下：

煤泥硫分为0.8%，设计煤种硫分1.65%，煤泥占入炉煤量比例为15%，掺烧时间为300天，则掺烧煤泥节省厂用电量为：

（1.65%-0.8%）×15%×10000×300=38.25万千瓦时

按照每千瓦时0.35元进行计算，可节约生产成本13.39万元。

3.5.2 对制粉单耗影响

在机组进行煤耗对比试验时，同时对两台机组制粉单耗进行了对比试验，从试验结果看，纯烧煤机组制粉单耗为25.64kW.h/t，掺烧煤泥机组制粉单耗为23.61kW.h/t，两者相差2.03kW.h/t。按照年耗煤量160万吨进行计算，可节约厂用电成本为：

2.03 kW.h/t×160万t×0.35元/ kW.h =113.68万元

将以上影响因素进行汇总，数据见表3。

表3 掺烧煤泥影响因素经济性分析表

按电厂每年掺烧20万吨煤泥进行测算，综合考虑对燃料采购成本、晾晒成本、搬倒成本、降低锅炉效率和降低发电厂用电量影响，煤泥降价幅度为60.7元/吨。可节约成本1213.28万元。

4 结论

掺烧煤泥对经济效益贡献度较大，建议燃煤发电企业结合锅炉运行工况在确保安全的前提下科学进行掺烧煤泥，以降低燃料成本。