褐煤掺烧的综合评价分析

王钰森　初泰青　冯兆兴

【摘 要】我国褐煤资源储量丰富，但高挥发分，高水分，低热值限制了褐煤在燃煤电厂的大量应用，褐煤掺烧技术解决了褐煤难以大范围利用的瓶颈，但褐煤掺烧对整个电厂设备及经济运行是个考验，本文从褐煤掺烧方法对整个电厂的设备及经济运行进行分析和评价，为褐煤掺烧提供新的发展方向。

【关键词】褐煤；掺烧；经济运行；电厂；

Comprehensive assessment analysis of blending lignite with bituminous coal on coal-fired power plants

WANG Yu-sen CHU Tai-qing FENG Zhao-xing

（Shenyang Institute of Engineering，Liaoning Shenyang 110136）

【Abstract】Lignite resource is abundant in our country， but the high volatile， high moisture and low calorific value limit the application of lignite in coal-fired power plants， blending lignite technology solves the bottleneck of using lignite widely， but the technology of blending lignite a trial for the whole coal-fired power plants equipment and the economic operation. In this article， comprehensive assessment analysis and economic operation of blending lignite with bituminous coal on coal-fired power plants， the new development direction for lignite blending.

【Key words】Lignite；Blending burning； Economical Operation；Coal-fired power plants

0 引言

中国已探明的褐煤保有储量达1303亿t，占全国煤炭储量的13%，中国的褐煤资源主要分布在内蒙古东部、云南东部、东北和华南[1]。常规来讲褐煤主要用于电厂发电，化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。储量巨大的褐煤怎样合理利用一直是个探讨的热点，本文针对褐煤具有的自身属性对掺烧燃煤电厂的影响进行综合评价分析，确定褐煤掺烧对燃煤电厂的利弊。

1 褐煤特性

褐煤，相对密度1.2～1.45，煤化程度较低，仅高于泥煤的精煤，褐煤是介于泥炭与沥青煤之间的褐色或褐黑色、无光泽的低级煤，剖面上可见木质痕迹。含碳量60%～77%，挥发成分大于40%，含水量介于30%-35%之间，灰分一般低于15%，硫分低于1%，发热量较低，一般在3000-4000kcal/kg之间[2]，储量可观，但利用难度较大的资源。

2 褐煤掺烧对机组的整体影响

褐煤由于含水量高，挥发分大，在以非褐煤为燃烧源设计的锅炉中掺烧会对锅炉及相关輔机的运行造成一定程度的影响，控制不当会产生相应的安全隐患。

2.1 褐煤掺烧对锅炉整体效率的影响

褐煤发热量较低，水分较大，在锅炉出力不变时，需要掺入的褐煤量增大，燃烧过程中产生大量的烟气量，一次风率显著增加，减温水用量增加，排烟温度上升，锅炉总体效率降低。

以600MW掺烧30%褐煤为例，锅炉整体效率降低0.79%，单位电煤耗增加2.45g，厂用电率增加0.37%，供电煤耗增加1.15g，增加总供电煤耗3.6g/kWh[3]。

2.2 褐煤掺烧对锅炉本体的影响

褐煤掺烧中总燃煤量增加，燃烧器的出力受限，在燃烧过程中热一次风量需求增加，一次风速将由18-22m/s增加至25-35m/s，燃烧器阻力增加，燃烧效率降低。褐煤掺烧时，煤粉喷入量增加，造成炉膛燃烧火焰中心上抬，使锅炉排烟温度升高，增加排烟热损失，同时锅炉辐射换热与对流换热所占比例有所改变，对流换热增加，致使减温水量增加，影响锅炉本体的正常经济运行。

褐煤的炭化程度较低的，干燥无灰基的挥发分一般高于40%，利于着火，但褐煤灰分较大，灰熔点较低，一般在1100-1200℃，这与屏式过热器的出入口烟气温度接近，极易造成烧坏火嘴、屏过区域结焦，减温水量增大及排烟温度升高[4]，排烟损失增加，机械不完全燃烧损失增加，锅炉整体效率降低。

2.3 褐煤掺烧对制粉系统的影响

褐煤水分较高，在大比例掺烧褐煤中，磨煤机的干燥出力受到限制，易造成堵磨和堵管现象，为此需要一次风机提供较高的风速和较高的风压，但高风速，高风压会造成一次风机进入失速区而失速；相应的引风机、一次风机、磨煤机电耗均升高[5]，

褐煤掺烧对于直吹式制粉系统，输送煤粉的一次风量增加，导致理论燃烧温度和炉内的温度水平下降，延迟煤粉气流的着火时间，燃烧稳定性变差，机械不完全燃烧损失增加，还可能导致锅炉熄火等严重事故的发生。

2.4 褐煤掺烧对空气预热器的影响

褐煤水分高，硫分高，燃烧后烟气量大，烟气中的水蒸汽含量增加，燃料中的高硫分蒸气，形成硫酸、亚硫酸蒸气对空预器进行低温腐蚀，同时由于烟气中的水蒸汽对SCR催化剂产生污染，影响SCR效率。endprint

在冬季的北方，由于烟气中含有水蒸气，空气预热器的低温受热面不会结露；但在燃烧过程中，当空气预热器低温受热面壁温低于烟气露点时，便有大量硫酸蒸汽凝结，从而导致空气预热器发生低温腐蚀，甚至造成严重堵灰，此时需要投入暖风器系统，保证送风机入口的温度在20℃以上[6]。

2.5 褐煤掺烧对锅炉安全隐患

由于褐煤挥发分较高，掺烧褐煤，在制粉系统启停期间容易发生制粉系统自然爆炸事故，若磨煤机入口堵煤时，不及时停磨，极易造成磨机入口管内积煤自燃着火，所以若发生磨入口堵煤，务必及时停磨疏通。

掺烧褐煤需严格控制磨机出口温度，磨煤机停运时需尽可能抽空磨煤机并及时充惰。在磨煤机正常运行时若一台给煤机供煤，则需严格控制磨机出口温度在正常范围内，防止制粉系统爆燃事故的发生，保证锅炉安全稳定运行。

2.6 褐煤掺烧的环境影响

在褐煤掺烧过程中，可以有效改善SO2的排放，但NOx排放浓度较高，由于褐煤掺入量，增加了煤粉的投入量，促使煤粉机械不完全燃燒损失增加，排放的粉尘颗粒增加，对环境造成部分的不良影响。

3 结束语

合理地掺烧褐煤，可以确保机组的安全稳定运行，降低了发电成本，研究褐煤掺烧技术对缓解煤炭供应紧张状况、降低企业发电成本、促进经济发展具有重要意义。

【参考文献】

[1]吴景兴，陈海耿，马金凤.200MW机组锅炉制粉系统掺混热炉烟技术改造可行性研究[J].中国电力，2006，39（3）：22-25.

[2]王文欢，潘秉超，王爱晨. 燃煤锅炉掺烧褐煤的经济性与环保特性分析[J].锅炉技术，2014，45（2）：67-70.

[3]王毅刚，岳宗洪.贵州煤层气开采技术和综合利用的研究[J].中国矿业.2010.19（7）：114-116.

[4]王群英，苏攀，张健，郝功涛，邓庆德，张琨.660MW机组锅炉掺烧褐煤对煤粉输送和运行成本的影响[J].热力发电技术.2015，40（10）：9-14.

[5]杨荣涛.600MW机组锅炉大比例褐煤掺烧技术探讨[J].应用技术，2015，29（4）：8-9.

[6]王强，贾海军，杨俊梅，李辉.300MW机组锅炉褐煤掺烧技术探讨[J].内蒙古电力技术，2010，28（3）：21-23.endprint