掺烧经济煤种与效益评估研究
2017-05-17杨勤丘纪华
杨勤+丘纪华
摘要：韶关粤江发电有限责任公司拥有两台600MW机组、两台330MW机组，其中600MW机组锅炉为东锅产前后墙对冲式煤粉炉，设计煤种神混2号煤种，随着燃煤市场煤价的波动，公司开始研究燃烧价格较低的经济性煤种。文章对掺烧经济煤种与效益评估进行了研究。
关键词：经济煤种；效益评估；火力發电；燃煤市场；锅炉损失 文献标识码：A
中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2017）06-0207-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.103
韶关粤江发电有限责任公司是拥有两台600MW机组、两台330MW机组的火力发电公司，其中600MW机组锅炉为东锅产前后墙对冲式煤粉炉，设计煤种神混2号煤种，随着燃煤市场煤价的波动，我公司开始研究燃烧价格较低的经济性煤种，包括印尼动力煤、印尼环保煤以及高栏港神混煤等低价煤种。为了保证燃烧经济煤种的安全，我公司进行了一系列的掺烧试验，拟拓宽锅炉对燃煤的适应性和降低燃煤发电成本。本文对燃用印尼环保煤进行代表性阐述。
1 锅炉蒸汽主要参数
在低发热量的印尼煤与神混煤的掺烧试验中，1号机组锅炉在300～600MW负荷范围内稳定运行，并保持其中3台磨煤机（A磨+C磨+F磨）长期磨制低发热量的印尼煤。1号机组在500～600MW负荷下，由于印尼煤的发热量较低（4600kcal/kg），需投入6台磨煤机运行（设计为5投1备）。主蒸汽参数、再热蒸汽参数均到设计值，各级减温水用量正常。
2 炉膛温度记录情况
试验中从炉膛各个看火孔进行温度测量，炉内燃烧最高温度为1458℃，较该炉燃用神混煤或神混煤与印尼动力煤掺烧时温度略低40℃左右，炉内没有出现明显结焦情况，与之前全部燃用神混煤的情况一致。没有发现炉内结大焦，仅个别看火孔偶尔挂点小焦，不影响锅炉正常运行。
3 锅炉损失及效率
查阅我公司的《锅炉化学生产日报表》，掺烧印尼煤试验中各个班值对1号锅炉的飞灰、炉渣中可燃物含量的分析以及排烟热损失q2、机械不完全燃烧热损失q4、锅炉效率η的计算。掺烧低热值印尼煤时排烟热损失平均在5.8%，与之前的燃用山西烟煤的运行情况接近，排烟热损变化很小，但较高炉的设计值偏高，这可能是因为空预器漏风和排烟温度升高所造成的。由q4的计算结果可以看出，1号炉在掺烧50%的低热值印尼煤时，锅炉的机械不完全燃烧热损失q4都在0.2%以下，平均值约在0.15%，较锅炉的设计值0.7%降低，可见掺烧印尼煤后可以降低锅炉的机械不完全燃烧热损失q4。掺烧低热值的印尼煤时1号炉平均热效率为93.79%，相比之前燃用山西烟煤时的93.89%略有降低。
4 经济性分析
4.1 低热值印尼煤的掺烧对燃料成本的影响
在50%的掺烧比例下，锅炉仍然保持93.79%的高效率，仅比燃用山西烟煤时93.89%时的效率仅降低0.1%，而燃料价格降低了50元。
4.2 燃用低热值印尼煤对锅炉辅机电耗的影响
当燃用4600kcal/kg的印尼煤时，需要增加一台磨煤机运行时（假设为E磨），按磨煤机电压6000V、电流52.54A计算，所增加的功率为P=1.732UIcos（f），其中cos（f）为功率因数，取0.85，则增加一台磨煤机运行的功率为P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假设当负荷为600MW时，供电煤耗为300g/kWh，则增多一台磨煤机将增加机组发电煤耗大约为0.232g/kWh。
4.3 煤炭转运成本
煤炭到我公司后，需要往煤场转运。当燃用4600kcal/kg的印尼煤时，由于印尼炭的发热量降低，转运同样发热量的煤炭（与高灰熔点山西烟煤相比）需要增加转运车辆的台数，故煤炭的转运成本将有所增加。印尼煤到场后的转运成本增加计算如下：
4.3.1 与5500kcal/kg的山西烟煤相比，转运相同发热量的印尼煤，其成本（按运输重量）增加为：
k1=（5500-4600）/4600=19.6%
即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后转运成本较5500kcal/kg的山西烟煤增加19.6%。若转运1吨5500kcal/kg的山西烟煤需要5元，则转运4600kcal/kg的印尼煤成本约是5.98元。
4.3.2 与5000kcal/kg的山西烟煤相比，转运相同发热量的印尼煤，其成本（按运输重量）增加为：
k2=（5000-4600）/4600=8.7%
即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后转运成本较5000kcal/kg的山西烟煤增加8.7%。若转运1吨5000kcal/kg的山西烟煤需要5元，则转运4600kcal/kg的印尼煤成本约是5.44元。
因此，当机组燃用发热量为4600kcal/kg的印尼煤时，在印尼煤到达我公司后在煤场的转运费较5500kcal/kg的山西烟煤增加19.6%，较5000kcal/kg的山西烟煤增加8.7%。虽然每吨印尼煤到厂后的转运费的增加相对于购煤价格是微小的（每吨印尼煤转运费增加不足1元），但在核算机组经济效益时，这些转场费的增加也应该计入燃料的成本中。故掺烧4600kcal/kg的印尼煤时，每吨的经济效益约为48.4元。
5 掺烧印尼煤的试验结果
5.1 印尼煤的掺烧比例
根据试验结果可知，600MW机组锅炉可以用3台磨煤机磨制印尼煤，因为该发热量为4600kcal/kg的印尼环保煤的热值比较低，故在满负荷时需多增加一台磨煤机（即6台磨全开），因此印尼煤的掺烧比例为50%。
5.2 炉内燃烧温度
炉内燃烧温度受机组负荷影响较大，掺烧4600kcal/kg印尼煤的试验中，高负荷时炉内燃烧最高温度约1460℃，比同样负荷下全烧神混煤时的1号炉内最高温度约低40℃，故对锅炉的燃烧过程影响不大。
5.3 结焦情况
虽然印尼煤灰熔点较低，且在试验中有个别看火孔处偶尔出现轻微的挂焦现象，但焦量小且焦松软易于脱落，不影响锅炉正常运行。
5.4 主蒸汽、再热蒸汽、减温水情况
在整个印尼煤掺烧试验期间，锅炉的主蒸汽、再热蒸汽、减温水一直保持正常，与燃用高灰熔点烟煤和神混煤的情况一致。
5.5 锅炉热损失及效率
对4600kcal/kg的印尼煤与神混煤掺烧试验期间锅炉的飞灰分析和q4的计算结果表明，锅炉的机械不完全燃烧热损失q4一般在0.12%～0.15%范围，平均值为0.14%，与锅炉设计值0.7%相比有一定降低，可见掺烧印尼煤后可以降低锅炉的机械不完全燃烧热损失q4。但锅炉排烟热损失平均在5.8%，较设计值偏高。掺烧试验期间锅炉的平均效率为93.79%，相比之前山西煤略有降低0.1%。
5.6 炉内灰渣情况
印尼煤掺烧试验中没有出现炉渣增多或需要增加吹灰次数的情况，也没有发现较大焦块掉落灰斗难以处理的情况，锅炉的运行没有受到印尼煤灰熔点低的影响。
6 整体经济效益评估
6.1 煤种煤价对经济性的影响
6.2 锅炉辅机电耗对我公司经济性的影响
当燃用4600kcal/kg的印尼煤时，需要增加一台磨煤机运行时（假设为E磨），按磨煤机电压6000V、电流52.54A计算，所增加的功率为P=1.732UIcos（f），其中cos（f）为功率因数，取0.85，则增加一台磨煤机运行的功率为P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假设当负荷为600MW时，供电煤耗为300g/kWh，则增多一台磨煤机将增加机组发电煤耗大约为0.232g/kWh。
6.3 煤炭转运成本
煤炭到我公司后，需要往煤场转运。当燃用4600kcal/kg的印尼煤时，由于印尼炭的发热量降低，转运同样发热量的煤炭（与高灰熔点山西烟煤相比）需要增加转运车辆的台数，故煤炭的转运成本将有所增加。印尼煤到场后转运成本增加计算如下：
6.3.1 与5500kcal/kg的山西烟煤相比，转运相同发热量的印尼煤，其成本（按运输重量）增加为：
k1=（5500-4600）/4600=19.6%
即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后转运成本较5500kcal/kg的山西烟煤增加19.6%。若转运1吨5500kcal/kg的山西烟煤需要5元，则转运4600kcal/kg的印尼煤成本约是5.98元。
6.3.2 与5000kcal/kg的山西烟煤相比，转运相同发热量的印尼煤，其成本（按运输重量）增加为：
k2=（5000-4600）/4600=8.7%
即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后转运成本较5000kcal/kg的山西烟煤增加8.7%。若转运1吨5000kcal/kg的山西烟煤需要5元，则转运4600kcal/kg的印尼煤成本约是5.44元。
因此，当机组燃用发热量为4600kcal/kg的印尼煤时，在印尼煤到达我公司后在煤场的转运费较5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%，较5000kcal/kg的山西烟煤增加8.7%。虽然每吨印尼煤到厂后的转运费的增加相对于购煤价格是微小的（每吨印尼煤转运费增加不足1元），但在核算机组经济效益时，这些转场费的增加也应该计入燃料的成本中。
6.4 综合计算
掺烧4600kcal/kg印尼环保煤可以降低购煤成本50
元/吨（同等发热量条件），但掺烧时需增加一台磨煤机，同时还将增加厂内场地转运费用，因此综合考虑磨煤机电耗的增加及低热值印尼煤转场费的增加对机组发电成本的影响后，得到掺烧4600kcal/kg的印尼煤时，燃用每吨印尼环保煤相对山西烟煤节约燃料成本为48.4元。
根据我公司半年掺配燃用印尼环保煤6万吨计算，累计节约燃煤成本290.4万元，节约成本十分可观，且对机组运行的安全和效率影响几乎可以忽略，可以继续大力推广，节约更多的燃料成本。
参考文献
[1] 杨静，沈海鸥，王颖，等.火电企业多煤种掺烧经济效益分析[J].新会计，2013，（12）.
[2] 徐建虎.火电厂配煤掺烧对安全运行和经济效益的探讨与分析[A].全国火电300MW级机组能效对标及竞赛第四十二届年会论文集[C].2013.
作者简介：杨勤（1983-），男，江西婺源人，供职于广东省韶关粤江发电有限责任公司。
（责任编辑：周 琼）
