楊勤+丘紀(jì)華

摘要：韶關(guān)粵江發(fā)電有限責(zé)任公司擁有兩臺600MW機(jī)組、兩臺330MW機(jī)組，其中600MW機(jī)組鍋爐為東鍋產(chǎn)前后墻對沖式煤粉爐，設(shè)計(jì)煤種神混2號煤種，隨著燃煤市場煤價的波動，公司開始研究燃燒價格較低的經(jīng)濟(jì)性煤種。文章對摻燒經(jīng)濟(jì)煤種與效益評估進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)煤種；效益評估；火力發(fā)電；燃煤市場；鍋爐損失 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2017）06-0207-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.103

韶關(guān)粵江發(fā)電有限責(zé)任公司是擁有兩臺600MW機(jī)組、兩臺330MW機(jī)組的火力發(fā)電公司，其中600MW機(jī)組鍋爐為東鍋產(chǎn)前后墻對沖式煤粉爐，設(shè)計(jì)煤種神混2號煤種，隨著燃煤市場煤價的波動，我公司開始研究燃燒價格較低的經(jīng)濟(jì)性煤種，包括印尼動力煤、印尼環(huán)保煤以及高欄港神混煤等低價煤種。為了保證燃燒經(jīng)濟(jì)煤種的安全，我公司進(jìn)行了一系列的摻燒試驗(yàn)，擬拓寬鍋爐對燃煤的適應(yīng)性和降低燃煤發(fā)電成本。本文對燃用印尼環(huán)保煤進(jìn)行代表性闡述。

1 鍋爐蒸汽主要參數(shù)

在低發(fā)熱量的印尼煤與神混煤的摻燒試驗(yàn)中，1號機(jī)組鍋爐在300～600MW負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，并保持其中3臺磨煤機(jī)（A磨+C磨+F磨）長期磨制低發(fā)熱量的印尼煤。1號機(jī)組在500～600MW負(fù)荷下，由于印尼煤的發(fā)熱量較低（4600kcal/kg），需投入6臺磨煤機(jī)運(yùn)行（設(shè)計(jì)為5投1備）。主蒸汽參數(shù)、再熱蒸汽參數(shù)均到設(shè)計(jì)值，各級減溫水用量正常。

2 爐膛溫度記錄情況

試驗(yàn)中從爐膛各個看火孔進(jìn)行溫度測量，爐內(nèi)燃燒最高溫度為1458℃，較該爐燃用神混煤或神混煤與印尼動力煤摻燒時溫度略低40℃左右，爐內(nèi)沒有出現(xiàn)明顯結(jié)焦情況，與之前全部燃用神混煤的情況一致。沒有發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)大焦，僅個別看火孔偶爾掛點(diǎn)小焦，不影響鍋爐正常運(yùn)行。

3 鍋爐損失及效率

查閱我公司的《鍋爐化學(xué)生產(chǎn)日報表》，摻燒印尼煤試驗(yàn)中各個班值對1號鍋爐的飛灰、爐渣中可燃物含量的分析以及排煙熱損失q2、機(jī)械不完全燃燒熱損失q4、鍋爐效率η的計(jì)算。摻燒低熱值印尼煤時排煙熱損失平均在5.8%，與之前的燃用山西煙煤的運(yùn)行情況接近，排煙熱損變化很小，但較高爐的設(shè)計(jì)值偏高，這可能是因?yàn)榭疹A(yù)器漏風(fēng)和排煙溫度升高所造成的。由q4的計(jì)算結(jié)果可以看出，1號爐在摻燒50%的低熱值印尼煤時，鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失q4都在0.2%以下，平均值約在0.15%，較鍋爐的設(shè)計(jì)值0.7%降低，可見摻燒印尼煤后可以降低鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失q4。摻燒低熱值的印尼煤時1號爐平均熱效率為93.79%，相比之前燃用山西煙煤時的93.89%略有降低。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

4.1 低熱值印尼煤的摻燒對燃料成本的影響

在50%的摻燒比例下，鍋爐仍然保持93.79%的高效率，僅比燃用山西煙煤時93.89%時的效率僅降低0.1%，而燃料價格降低了50元。

4.2 燃用低熱值印尼煤對鍋爐輔機(jī)電耗的影響

當(dāng)燃用4600kcal/kg的印尼煤時，需要增加一臺磨煤機(jī)運(yùn)行時（假設(shè)為E磨），按磨煤機(jī)電壓6000V、電流52.54A計(jì)算，所增加的功率為P=1.732UIcos（f），其中cos（f）為功率因數(shù)，取0.85，則增加一臺磨煤機(jī)運(yùn)行的功率為P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假設(shè)當(dāng)負(fù)荷為600MW時，供電煤耗為300g/kWh，則增多一臺磨煤機(jī)將增加機(jī)組發(fā)電煤耗大約為0.232g/kWh。

4.3 煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)成本

煤炭到我公司后，需要往煤場轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)燃用4600kcal/kg的印尼煤時，由于印尼炭的發(fā)熱量降低，轉(zhuǎn)運(yùn)同樣發(fā)熱量的煤炭（與高灰熔點(diǎn)山西煙煤相比）需要增加轉(zhuǎn)運(yùn)車輛的臺數(shù)，故煤炭的轉(zhuǎn)運(yùn)成本將有所增加。印尼煤到場后的轉(zhuǎn)運(yùn)成本增加計(jì)算如下：

4.3.1 與5500kcal/kg的山西煙煤相比，轉(zhuǎn)運(yùn)相同發(fā)熱量的印尼煤，其成本（按運(yùn)輸重量）增加為：

k1=（5500-4600）/4600=19.6%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉(zhuǎn)運(yùn)成本較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%。若轉(zhuǎn)運(yùn)1噸5500kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉(zhuǎn)運(yùn)4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.98元。

4.3.2 與5000kcal/kg的山西煙煤相比，轉(zhuǎn)運(yùn)相同發(fā)熱量的印尼煤，其成本（按運(yùn)輸重量）增加為：

k2=（5000-4600）/4600=8.7%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉(zhuǎn)運(yùn)成本較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。若轉(zhuǎn)運(yùn)1噸5000kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉(zhuǎn)運(yùn)4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.44元。

因此，當(dāng)機(jī)組燃用發(fā)熱量為4600kcal/kg的印尼煤時，在印尼煤到達(dá)我公司后在煤場的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%，較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。雖然每噸印尼煤到廠后的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)的增加相對于購煤價格是微小的（每噸印尼煤轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)增加不足1元），但在核算機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益時，這些轉(zhuǎn)場費(fèi)的增加也應(yīng)該計(jì)入燃料的成本中。故摻燒4600kcal/kg的印尼煤時，每噸的經(jīng)濟(jì)效益約為48.4元。

5 摻燒印尼煤的試驗(yàn)結(jié)果

5.1 印尼煤的摻燒比例

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，600MW機(jī)組鍋爐可以用3臺磨煤機(jī)磨制印尼煤，因?yàn)樵摪l(fā)熱量為4600kcal/kg的印尼環(huán)保煤的熱值比較低，故在滿負(fù)荷時需多增加一臺磨煤機(jī)（即6臺磨全開），因此印尼煤的摻燒比例為50%。

5.2 爐內(nèi)燃燒溫度

爐內(nèi)燃燒溫度受機(jī)組負(fù)荷影響較大，摻燒4600kcal/kg印尼煤的試驗(yàn)中，高負(fù)荷時爐內(nèi)燃燒最高溫度約1460℃，比同樣負(fù)荷下全燒神混煤時的1號爐內(nèi)最高溫度約低40℃，故對鍋爐的燃燒過程影響不大。

5.3 結(jié)焦情況

雖然印尼煤灰熔點(diǎn)較低，且在試驗(yàn)中有個別看火孔處偶爾出現(xiàn)輕微的掛焦現(xiàn)象，但焦量小且焦松軟易于脫落，不影響鍋爐正常運(yùn)行。

5.4 主蒸汽、再熱蒸汽、減溫水情況

在整個印尼煤摻燒試驗(yàn)期間，鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽、減溫水一直保持正常，與燃用高灰熔點(diǎn)煙煤和神混煤的情況一致。

5.5 鍋爐熱損失及效率

對4600kcal/kg的印尼煤與神混煤摻燒試驗(yàn)期間鍋爐的飛灰分析和q4的計(jì)算結(jié)果表明，鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失q4一般在0.12%～0.15%范圍，平均值為0.14%，與鍋爐設(shè)計(jì)值0.7%相比有一定降低，可見摻燒印尼煤后可以降低鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失q4。但鍋爐排煙熱損失平均在5.8%，較設(shè)計(jì)值偏高。摻燒試驗(yàn)期間鍋爐的平均效率為93.79%，相比之前山西煤略有降低0.1%。

5.6 爐內(nèi)灰渣情況

印尼煤摻燒試驗(yàn)中沒有出現(xiàn)爐渣增多或需要增加吹灰次數(shù)的情況，也沒有發(fā)現(xiàn)較大焦塊掉落灰斗難以處理的情況，鍋爐的運(yùn)行沒有受到印尼煤灰熔點(diǎn)低的影響。

6 整體經(jīng)濟(jì)效益評估

6.1 煤種煤價對經(jīng)濟(jì)性的影響

6.2 鍋爐輔機(jī)電耗對我公司經(jīng)濟(jì)性的影響

當(dāng)燃用4600kcal/kg的印尼煤時，需要增加一臺磨煤機(jī)運(yùn)行時（假設(shè)為E磨），按磨煤機(jī)電壓6000V、電流52.54A計(jì)算，所增加的功率為P=1.732UIcos（f），其中cos（f）為功率因數(shù)，取0.85，則增加一臺磨煤機(jī)運(yùn)行的功率為P=1.732×6000×52.54×0.85=0.464MW，假設(shè)當(dāng)負(fù)荷為600MW時，供電煤耗為300g/kWh，則增多一臺磨煤機(jī)將增加機(jī)組發(fā)電煤耗大約為0.232g/kWh。

6.3 煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)成本

煤炭到我公司后，需要往煤場轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)燃用4600kcal/kg的印尼煤時，由于印尼炭的發(fā)熱量降低，轉(zhuǎn)運(yùn)同樣發(fā)熱量的煤炭（與高灰熔點(diǎn)山西煙煤相比）需要增加轉(zhuǎn)運(yùn)車輛的臺數(shù)，故煤炭的轉(zhuǎn)運(yùn)成本將有所增加。印尼煤到場后轉(zhuǎn)運(yùn)成本增加計(jì)算如下：

6.3.1 與5500kcal/kg的山西煙煤相比，轉(zhuǎn)運(yùn)相同發(fā)熱量的印尼煤，其成本（按運(yùn)輸重量）增加為：

k1=（5500-4600）/4600=19.6%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉(zhuǎn)運(yùn)成本較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%。若轉(zhuǎn)運(yùn)1噸5500kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉(zhuǎn)運(yùn)4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.98元。

6.3.2 與5000kcal/kg的山西煙煤相比，轉(zhuǎn)運(yùn)相同發(fā)熱量的印尼煤，其成本（按運(yùn)輸重量）增加為：

k2=（5000-4600）/4600=8.7%

即4600kcal/kg的印尼煤到我公司后轉(zhuǎn)運(yùn)成本較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。若轉(zhuǎn)運(yùn)1噸5000kcal/kg的山西煙煤需要5元，則轉(zhuǎn)運(yùn)4600kcal/kg的印尼煤成本約是5.44元。

因此，當(dāng)機(jī)組燃用發(fā)熱量為4600kcal/kg的印尼煤時，在印尼煤到達(dá)我公司后在煤場的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)較5500kcal/kg的山西煙煤增加19.6%，較5000kcal/kg的山西煙煤增加8.7%。雖然每噸印尼煤到廠后的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)的增加相對于購煤價格是微小的（每噸印尼煤轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)增加不足1元），但在核算機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益時，這些轉(zhuǎn)場費(fèi)的增加也應(yīng)該計(jì)入燃料的成本中。

6.4 綜合計(jì)算

摻燒4600kcal/kg印尼環(huán)保煤可以降低購煤成本50

元/噸（同等發(fā)熱量條件），但摻燒時需增加一臺磨煤機(jī)，同時還將增加廠內(nèi)場地轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用，因此綜合考慮磨煤機(jī)電耗的增加及低熱值印尼煤轉(zhuǎn)場費(fèi)的增加對機(jī)組發(fā)電成本的影響后，得到摻燒4600kcal/kg的印尼煤時，燃用每噸印尼環(huán)保煤相對山西煙煤節(jié)約燃料成本為48.4元。

根據(jù)我公司半年摻配燃用印尼環(huán)保煤6萬噸計(jì)算，累計(jì)節(jié)約燃煤成本290.4萬元，節(jié)約成本十分可觀，且對機(jī)組運(yùn)行的安全和效率影響幾乎可以忽略，可以繼續(xù)大力推廣，節(jié)約更多的燃料成本。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐建虎.火電廠配煤摻燒對安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的探討與分析[A].全國火電300MW級機(jī)組能效對標(biāo)及競賽第四十二屆年會論文集[C].2013.

作者簡介：楊勤（1983-），男，江西婺源人，供職于廣東省韶關(guān)粵江發(fā)電有限責(zé)任公司。

（責(zé)任編輯：周 瓊）