电站锅炉混煤方案研究

2017-12-20朱兰芳刘安源

山东化工 2017年22期

关键词：混煤煤种煤质

朱兰芳，刘安源，李娜

(1 中国石油大学(华东)后勤保障处，山东东营 257061;2.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛 266580)

电站锅炉混煤方案研究

朱兰芳1，刘安源2，李娜2

(1 中国石油大学(华东)后勤保障处，山东东营 257061;2.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛 266580)

以某发电厂三十万千瓦机组燃煤锅炉为例，选取3种原煤为基础，建立了混煤的线性规划优化模型，并采用单纯性法进行了求解。将优化后的混煤方案与锅炉设计煤种要求进行了比较分析，并对混煤方案进行了经济效益分析，从而为该电厂锅炉混煤方案的指定提供了科学依据。

电站锅炉；混煤方案；线性规划；单纯性法

大型电站锅炉所采用的煤粉燃烧锅炉对所用燃料的挥发份、热值、硫含量、灰分含量及灰熔点等均有一定的要求，但实际电厂所购买的煤种由于受到各种主客观条件的限制往往并不能满足实际锅炉的这些使用要求，因此，工程实际中一般采用将不同特性的几种煤种进行掺混来满足锅炉对燃料的使用要求[1-2]。

某发电厂2×300MW机组锅炉是上海锅炉厂生产的SG1025/17.40-M851型亚临界压力中间再热自然循环锅炉，四层WR燃烧器四角切圆燃烧，采用BBD3854型双进双出直吹式制粉系统，设计燃料为山西晋中和山东淄博产劣质贫煤。近年来，随着煤炭供应的日趋紧张，该锅炉实际入炉煤质远远偏离了设计煤种，导致锅炉燃烧稳定性和经济性受到威胁。主要存问题有：(1) 锅炉运行中燃烧稳定性较差，主汽压力波动较大，发生过灭火事故，影响了机组的安全稳定运行；(2) 机组启停、辅机设备检修(特别是磨煤机)或低负荷运行时所需助燃用油量大；(3) 锅炉飞灰可燃物大，机组的经济性降低。

在这种情况下，指定科学合理的混烧方案对提高机组的安全性和经济性具有重要的意义。本文根据该电厂锅炉所用燃料指标的设计要求，选取了3种原煤来指定配煤方案，并分析了混煤的结渣及着火性能、配煤方案的灵敏度及经济性等指标。

1 煤质基础数据及混煤优化模型

该电厂煤粉锅炉的设计煤种及用来进行混煤的三种原煤的煤质分析数据如表1至表3所示。

表1 煤质分析数据

表2 灰熔融性分析数据

表3 煤灰成分分析数据

本文以混煤成本最低为优化目标函数，以锅炉稳定安全燃烧对煤种成分、热值及灰熔点的要求及锅炉设计煤种特性参数作为约束条件，建立了如下的混煤优化数学模型(式中，X1、X2、X3分别为三种原煤在混煤中的质量份额，C1、C2、C3分别为三种原煤的价格)[3-6]：

目标函数：

(1)

约束条件：

配比之间满足的条件：

(3)

2 模型求解方法

本文所建立的优化数学模型为线性规划模型，其数学模型的一般形式为：

求解线性规划模型的成熟方法为单纯性法，其迭代的基本思路是：先找出一个基可行解，判断其是否为最优解，若为否，则转换到相邻的基可行解，并使目标函数值不断增大，一直找到最优解为止。

3 混煤优化结果及分析

3.1 优化结果

采用单纯形法对建立的线性混煤优化模型进行求解，得出了混煤的最佳配煤方案(煤种1: 煤种2: 煤种3=0.47:0.35:0.18)，同时也得到混煤的各项技术及经济指标。表4为混煤与设计煤种的各项指标对比结果，可知优化后混煤的各项参数能满足锅炉设计煤种的要求。

表4 混煤与设计煤种的各项指标对比表

3.2 灰熔融温度判别

工业上一般用软化温度ST作为衡量灰的熔融性的主要指标。由表2数据可知，煤种1的灰熔融温度最低，且灰渣的变形温度DT和软化温度ST仅相差63℃，属于短渣煤。短渣煤具有两重性，即易于熔化也易于凝固，因此煤种1易于结渣。同时结合表4、表5数据可知煤种2、煤种3、混煤和设计煤种为中等结渣，优化后的混煤熔融特性基本符合锅炉设计煤种的要求。