一、前言

配煤摻燒是應(yīng)對(duì)我國(guó)燃煤電站鍋爐燃料供應(yīng)緊張、復(fù)雜多變，提高機(jī)組運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的重要途徑之一。通常情況下鍋爐原煤倉均是一臺(tái)磨煤機(jī)配一臺(tái)給煤機(jī)，一臺(tái)原煤倉只存一種煤，只有倉內(nèi)舊煤燒完后才能燒后上的新煤，即使實(shí)施混配煤也只能在煤場(chǎng)進(jìn)行，也根本無法實(shí)現(xiàn)一臺(tái)原煤倉單獨(dú)存兩種以上煤種。國(guó)內(nèi)外針對(duì)混煤摻燒方面已開展了多年研究，取得了豐富的成果。以國(guó)內(nèi)電廠普遍采用的分磨制粉、爐內(nèi)摻燒技術(shù)，或者采用煤場(chǎng)混配煤方式，但這些已有的配煤摻燒不能很好滿足實(shí)時(shí)精準(zhǔn)快速燃燒優(yōu)化以及機(jī)組靈活性運(yùn)行要求。為此，提出一套基于原煤倉分倉快速配煤摻燒技術(shù)，通過對(duì)現(xiàn)有設(shè)備實(shí)施少量改造，實(shí)現(xiàn)了不同煤種的快速變煤摻燒，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)在線切換煤種，應(yīng)對(duì)全天快速變負(fù)荷的要求，高負(fù)荷燒高熱值煤，低負(fù)荷燒低熱值，提高負(fù)荷響應(yīng)，同時(shí)增加低熱煤的摻燒量，取得了負(fù)荷響應(yīng)好和經(jīng)濟(jì)性高的雙重高收益，有力提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
目前，國(guó)內(nèi)燃煤發(fā)電機(jī)組主要采用“爐前摻配、爐內(nèi)混燒”和“分磨制粉、爐內(nèi)混燒”兩種方式開展混煤摻燒。受煤場(chǎng)條件限制，“分磨制粉、爐內(nèi)混燒”成為燃煤電站鍋爐混煤摻燒的主要方式，該方式就是將不同的煤種通過不同的磨煤機(jī)磨成煤粉后送入爐內(nèi)混合燃燒，具有占地空間小、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但影響機(jī)組運(yùn)行的靈活性。當(dāng)機(jī)組設(shè)計(jì)煤質(zhì)為高熱值煙煤時(shí)，若摻燒一定比例的低熱值煤種，則滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，磨煤機(jī)出力增高，超過磨煤機(jī)最大出力時(shí)，即出現(xiàn)影響機(jī)組帶負(fù)荷現(xiàn)象。另外，摻燒低熱值煤還影響機(jī)組升負(fù)荷速率。而近年來隨著我國(guó)新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增加，電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)煤電機(jī)組深度調(diào)峰靈活性運(yùn)行能力要求逐漸提高。煤電機(jī)組不僅要能夠升得高，達(dá)到額定負(fù)荷，還要降得足夠低，達(dá)到30%甚至20%額定負(fù)荷，而且要升得快、降得快。在此過程中，入爐煤種特性變得至關(guān)重要，是煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，提高爐內(nèi)摻燒過程中煤種切換的靈活性對(duì)于燃煤發(fā)電機(jī)組靈活運(yùn)行具有重要的意義。

二、改造案例

2021年我公司為某電廠兩臺(tái)600MW超臨界直流機(jī)組進(jìn)行改造。鍋爐為Π型布置，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐燃燒方式為前后墻對(duì)沖燃燒方式，前后墻各布置3層低NOx軸向旋流燃燒器，每層各有5只，共30只燃燒器。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻各布置1層燃燼風(fēng)口，每層布置5只，共10只燃燼風(fēng)口，用來補(bǔ)充燃燒后期需要的空氣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒。配六臺(tái)直吹式中速輥式磨煤機(jī)，每臺(tái)磨有五根出粉管，對(duì)應(yīng)一層燃燒器。電廠上煤系統(tǒng)為雙路皮帶系統(tǒng)，在煤倉間設(shè)置有10A、10B皮帶，煤倉間帶式輸送機(jī)層采用電動(dòng)雙側(cè)犁式卸料器進(jìn)行，通過選擇啟動(dòng)A路或B路犁式卸料器的犁刀，兩條皮帶分別可以向兩臺(tái)鍋爐12個(gè)原煤倉進(jìn)煤。原煤倉由主要由上部圓柱形原煤倉、中部圓臺(tái)原煤倉和下部雙曲線原煤斗三部分構(gòu)成，另外，給煤機(jī)入口有一段大小頭，連接原煤斗及給煤機(jī)入口。對(duì)現(xiàn)有原煤倉實(shí)施改造，在原煤倉內(nèi)區(qū)域加裝隔板，給煤機(jī)入口上方的雙曲線煤斗區(qū)域安裝一套新式插板門，用以分別控制一側(cè)煤流。在不對(duì)原輸煤及配煤系統(tǒng)做任何變動(dòng)的情況下，僅通過上述簡(jiǎn)單改造，利用開啟兩側(cè)的新式插板門來控制進(jìn)入給煤機(jī)的煤種，實(shí)現(xiàn)快速變換煤種的目的。分隔后的原煤倉，一半裝好煤，一半裝劣質(zhì)煤，根據(jù)不同負(fù)荷和深度調(diào)峰的需要，自動(dòng)開啟不同的新式插板門向給煤機(jī)實(shí)時(shí)提供與負(fù)荷相行適應(yīng)的原煤，以適應(yīng)機(jī)組全天快速變負(fù)荷要求，需要高負(fù)荷燒高熱值煤，低負(fù)荷燒低熱值煤，提高負(fù)荷響應(yīng)，同時(shí)增加低熱煤的摻燒量，極大滿足了快速響應(yīng)負(fù)荷要求的同時(shí)提高了劣質(zhì)煤摻煤率的目的。

三、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)煤倉一臺(tái)給煤機(jī)同時(shí)供應(yīng)兩種不同的煤種，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)改變鍋爐配煤的需要，滿足鍋爐不同負(fù)荷對(duì)煤質(zhì)的要求。

2、改造工作量小，投入小。鍋爐制粉系統(tǒng)變動(dòng)不大，不需要再增加一個(gè)煤斗倉，也不需增加給煤機(jī)、磨煤機(jī)，特別對(duì)于上煤系統(tǒng)，不做任何變動(dòng)。利用現(xiàn)有的原煤倉存儲(chǔ)兩種不同的煤種，輔以必要的監(jiān)視手段，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線變換煤種的目的。改造完成后原煤倉即可做兩種煤摻配，同時(shí)仍可做單一煤種的原煤倉。

3、操作簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行可靠。以快速響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷的變化，徹底改變以往配煤過程中時(shí)間滯后，不能及時(shí)變換煤種的弊端、無法應(yīng)對(duì)負(fù)荷快速變動(dòng)時(shí)的精準(zhǔn)配煤局面，實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷“高峰頂?shù)纳希凸饶芙迪聛怼�，從根本上解決了機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)與精準(zhǔn)配煤之間的矛盾。

4、實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒精準(zhǔn)調(diào)整，滿足火電機(jī)組靈活性要求，滿足發(fā)揮機(jī)組輔助服務(wù)的需要，在火電企業(yè)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)、調(diào)頻等方面發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高火電企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，為企業(yè)增收節(jié)支帶來巨大收益。

5、提高劣質(zhì)煤的摻燒量，靈活應(yīng)對(duì)全天快速變負(fù)荷的要求，為企業(yè)扭虧增盈、提質(zhì)增效提供有力保障，進(jìn)而提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

6、原煤倉進(jìn)行靈活性分倉改造具有改造成本低，以當(dāng)前市場(chǎng)計(jì)算,20.9MJ的高熱值煤價(jià)為1000元/t,15.9MJ的低熱值煤價(jià)為600元/t,每臺(tái)給煤機(jī)出力50t/h,以各帶一半負(fù)荷計(jì),年內(nèi)運(yùn)行小時(shí)按5000h,全年低熱值煤占比50%,分倉運(yùn)行的投入率按40%考慮,年收益為：(50t/h-25t/h)×5000h×(1000元/t-600元/t)×50%*40%=1000萬元。

四、結(jié)論

在目前大部分火電企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益下降，煤價(jià)持續(xù)上漲的情況下，摻燒低熱值煤是一個(gè)提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益的有效手段。原煤倉進(jìn)行靈活性分倉改造，具有改造成本低、施工及改動(dòng)工程量小、安全可靠、運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，是降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本、提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況，滿足電網(wǎng)深度調(diào)峰要求的有效手段�？稍谛袠I(yè)內(nèi)全面推廣，是降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況的有效途徑。除在電站鍋爐推廣應(yīng)用外，在其它行業(yè)有使用摻配煤并采用原煤倉儲(chǔ)存化石類燃料的行業(yè)均可應(yīng)用。