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摘 要： 燃料成本是火力发电厂成本中的主体，燃煤掺配作为发电企业长期执行的降本增效措施发挥着重要作用。本文立足电力生产企业的燃料掺配和管理工作，基于系统设备和入厂煤质结构，从锅炉炉内掺烧及调整，燃煤掺配计划的制定及实施等方面对发电企业的燃煤掺配进行了梳理和探讨，为燃煤锅炉的混煤掺烧和电厂的燃料精细化管理提供参考。
关键字： 燃煤掺配 锅炉掺烧 配煤管理
1.前言
在发电量、机组利用小时数及负荷率均出现下滑的形势下，发电企业面临的市场竞争压力越来越大，严控成本、提高发电效率已成为各火力发电企业的首要任务。燃煤作为火力发电厂成本中的重要组成部分，占企业日常经营成本的70%以上。当前，电厂的燃煤管理模式也已由传统的“燃料供应”向“燃料经营”转变，企业结合自身实际情况，经过多年的探索实践，逐渐总结出了一套科学掺配煤的方法，既满足了机组的运行要求，同时也在日常经营中取得了显著的经济效益。
2.系统设备简介
某公司目前总装机容量190万千瓦。其中，一期为两台32万亚临界参数机组，二期为两台63万超临界参数机组，年耗原煤在400万吨左右。公司输煤系统共设置一、二期两个煤场，设计存煤量35万吨左右。煤场后各设置两组3×Φ15m的圆筒仓作为混存煤设施。筒仓来煤可由煤场堆取，也可直接由入厂煤直接卸入，筒仓底部设有环式给煤机给料，可通过调整环式给煤机转速调节配煤比例。筒仓后通过皮带直接将煤运送至磨煤机原煤仓，每台磨煤机各对应一个原煤仓，日常运行中可通过调整给煤机转速调节磨煤机煤量。
3.燃煤掺配与锅炉掺烧
3.1.煤源特点与煤质需求
公司煤源结构较为多元，日常煤矿来源多达40多处，省内和省外各占50%比重。根据入场煤的燃烧特性，主要可分为优质长焰煤、优质贫瘦煤、劣质烟煤和劣质贫瘦煤四类。如图1所示，以2014年入厂煤质情况为例，劣质烟煤的收到基加权热值为15.5MJ/Kg，收到基硫份为0.29%，收到基挥发分为24.5%，占入厂煤量的31.7%；劣质贫瘦煤的收到基加权热为18MJ/Kg，收到基硫份为2.78%，收到基挥发分为16.7%，占入厂煤量的17.5%。全年累计掺烧劣质煤的比例达到了49.2%。表1为一、二期机组日常运行的煤质要求。
图1. 公司2014年不同煤种掺烧比例情况
3.2.燃煤掺配模型
混煤的煤质指标是燃煤掺配模型的主体。随着配煤研究的深入，发现仅采用加权平均后的线性解难以准确反映混煤的燃烧特性。煤的灰熔融特性与碱金属氧化物和酸性氧化物有关，酸性氧化物含量多则灰熔点温度高，碱金属氧化物多则易结焦[1， 2]。针对来煤情况成分复杂以及混煤的热值、挥发分、灰分、水分与单煤呈现非线性关系现象，有学者通过神经网络算法构建数据库和专家系统，有力支撑了电厂的配煤工作[3， 4]。结合生产实际，公司燃煤掺配模型采用以加权平均为主，同时结合设备情况进行修正和调整，并配合锅炉燃烧试验设定相应煤质指标限值的方式。配煤重点指标为收到基低位发热量、干燥无灰基挥发分、收到基全硫、收到基灰分等五项指标。
3.3.炉内掺烧及调整
燃煤掺配不仅与煤质指标相关，同时与机组负荷、配风、过量空气系数等机组参数和炉内燃烧工况有关。鉴于公司入厂煤质杂，入炉热值、硫份、挥发份以及锅炉结焦在不同工况都要兼顾。低谷负荷时，在硫份和挥发份不能兼顾时，为稳定燃烧，以挥发份合格为原则；在热值和硫份不能兼顾时，为达标排放，以入炉煤硫份合格为原则；在高峰负荷硫份和结焦性不能兼顾时，以锅炉不结焦为掺配原则，确保特殊工况下机组能够安全、稳定、经济、环保运行。
3.4.燃煤掺配的计划与实施
燃煤掺配以月计划电量、周实际电量为基准，分煤种、分比例掺烧为手段，保障合理库存结构、库存可掺配天数最大化为基础，标单最低为目标，构建最科学的采购调运方案。
基于输煤系统的主要节点，實施“初、粗、细、精”四次掺配，即接卸时初掺、筒仓前混配粗掺、筒仓后根据原煤仓煤质细掺以及通过调节不同磨出力实现炉内精掺。汽车煤按不同硫份、热值、挥发份在汽车卸煤沟按硫份区分，分别接卸，按掺配主要控制指标分别储存煤场。利用煤场分层和斗轮机对同一煤种进行燃煤到厂后的第二次粗掺，提高进入圆筒仓燃煤的均匀性和可掺性。输煤专业根据燃料筒仓煤质数据，利用掺配煤数据模板进行掺配策划。同时，通过增加锅炉原煤仓上煤次数，根据锅炉给煤机出力大小控制上煤量，满足机组不同时段煤质要求。为最大限度掺配低标单煤种，公司一、二期入炉煤掺配在筒仓掺配的基础上再进行分原煤仓掺配：一期A（E）磨，二期C、D磨全部储存高热值低硫长焰煤，提高其它主力磨低标单煤种掺配比例。
4.效益评价与改进
采用了精细化配煤后，通过年度统计，公司配煤合格率达到了99.9%，精确率为86.6 %。全年掺烧低热值政策煤179.51万吨，掺烧比例50.54%；掺烧经济煤种比例24.21%，节约燃煤成本2395.69万元，且没有发生由于煤质原因消耗助燃油的事件。尽管公司在前期的配煤掺烧工作已取得一定成绩，但在燃料管理上仍有较大的提升空间。统计显示配煤日计划精度仍有待提高，入厂煤质波动及预测数据不准确导致掺烧效益被迫降低。为此，公司后期主要着力设备的整体提升和加强计划协调，借助公司一、二期机组超低排放改造和辅控网改造的契机，同时借助燃煤入厂验收监管系统、数字化煤场、数字化标准实验室等燃料三大项目建设为支撑，进一步提升输煤设备和环保设备的可靠性，提高掺配精度，落实配煤掺烧整改责任。
5.结语
通过前期策划和大量实践，公司已逐渐摸索出一套适合机组设备条件和锅炉燃烧工况，且充分利用不同煤种燃烧特性的燃煤掺配方案，既保障了机组的稳定运行，又最大程度实现了经济煤种的掺烧。与此同时，公司还建立了一套燃煤掺配制度，在生产经营中创造了可观的经济效益。
参考文献
[1] 朱再兴； 锅炉动力配煤优化模型和专家系统研发及炉内燃烧仿真优化研究； 中南大学博士学位论； 2011.12.
[2] 范华挺； 电厂配煤技术原则及煤质特性参数的计算； 煤质技术； 2006年9月 第5期.
[3] 徐迪， 王波等； 混煤燃烧特性的试验研究及反应动力学分析； 锅炉技术； 2013年11月.
[4] 阮伟， 周俊虎等； 优化配煤专家系统的研究与应用； 动力工程； 2001年12月 第6期.
关键字： 燃煤掺配 锅炉掺烧 配煤管理
1.前言
在发电量、机组利用小时数及负荷率均出现下滑的形势下，发电企业面临的市场竞争压力越来越大，严控成本、提高发电效率已成为各火力发电企业的首要任务。燃煤作为火力发电厂成本中的重要组成部分，占企业日常经营成本的70%以上。当前，电厂的燃煤管理模式也已由传统的“燃料供应”向“燃料经营”转变，企业结合自身实际情况，经过多年的探索实践，逐渐总结出了一套科学掺配煤的方法，既满足了机组的运行要求，同时也在日常经营中取得了显著的经济效益。
2.系统设备简介
某公司目前总装机容量190万千瓦。其中，一期为两台32万亚临界参数机组，二期为两台63万超临界参数机组，年耗原煤在400万吨左右。公司输煤系统共设置一、二期两个煤场，设计存煤量35万吨左右。煤场后各设置两组3×Φ15m的圆筒仓作为混存煤设施。筒仓来煤可由煤场堆取，也可直接由入厂煤直接卸入，筒仓底部设有环式给煤机给料，可通过调整环式给煤机转速调节配煤比例。筒仓后通过皮带直接将煤运送至磨煤机原煤仓，每台磨煤机各对应一个原煤仓，日常运行中可通过调整给煤机转速调节磨煤机煤量。
3.燃煤掺配与锅炉掺烧
3.1.煤源特点与煤质需求
公司煤源结构较为多元，日常煤矿来源多达40多处，省内和省外各占50%比重。根据入场煤的燃烧特性，主要可分为优质长焰煤、优质贫瘦煤、劣质烟煤和劣质贫瘦煤四类。如图1所示，以2014年入厂煤质情况为例，劣质烟煤的收到基加权热值为15.5MJ/Kg，收到基硫份为0.29%，收到基挥发分为24.5%，占入厂煤量的31.7%；劣质贫瘦煤的收到基加权热为18MJ/Kg，收到基硫份为2.78%，收到基挥发分为16.7%，占入厂煤量的17.5%。全年累计掺烧劣质煤的比例达到了49.2%。表1为一、二期机组日常运行的煤质要求。
图1. 公司2014年不同煤种掺烧比例情况
3.2.燃煤掺配模型
混煤的煤质指标是燃煤掺配模型的主体。随着配煤研究的深入，发现仅采用加权平均后的线性解难以准确反映混煤的燃烧特性。煤的灰熔融特性与碱金属氧化物和酸性氧化物有关，酸性氧化物含量多则灰熔点温度高，碱金属氧化物多则易结焦[1， 2]。针对来煤情况成分复杂以及混煤的热值、挥发分、灰分、水分与单煤呈现非线性关系现象，有学者通过神经网络算法构建数据库和专家系统，有力支撑了电厂的配煤工作[3， 4]。结合生产实际，公司燃煤掺配模型采用以加权平均为主，同时结合设备情况进行修正和调整，并配合锅炉燃烧试验设定相应煤质指标限值的方式。配煤重点指标为收到基低位发热量、干燥无灰基挥发分、收到基全硫、收到基灰分等五项指标。
3.3.炉内掺烧及调整
燃煤掺配不仅与煤质指标相关，同时与机组负荷、配风、过量空气系数等机组参数和炉内燃烧工况有关。鉴于公司入厂煤质杂，入炉热值、硫份、挥发份以及锅炉结焦在不同工况都要兼顾。低谷负荷时，在硫份和挥发份不能兼顾时，为稳定燃烧，以挥发份合格为原则；在热值和硫份不能兼顾时，为达标排放，以入炉煤硫份合格为原则；在高峰负荷硫份和结焦性不能兼顾时，以锅炉不结焦为掺配原则，确保特殊工况下机组能够安全、稳定、经济、环保运行。
3.4.燃煤掺配的计划与实施
燃煤掺配以月计划电量、周实际电量为基准，分煤种、分比例掺烧为手段，保障合理库存结构、库存可掺配天数最大化为基础，标单最低为目标，构建最科学的采购调运方案。
基于输煤系统的主要节点，實施“初、粗、细、精”四次掺配，即接卸时初掺、筒仓前混配粗掺、筒仓后根据原煤仓煤质细掺以及通过调节不同磨出力实现炉内精掺。汽车煤按不同硫份、热值、挥发份在汽车卸煤沟按硫份区分，分别接卸，按掺配主要控制指标分别储存煤场。利用煤场分层和斗轮机对同一煤种进行燃煤到厂后的第二次粗掺，提高进入圆筒仓燃煤的均匀性和可掺性。输煤专业根据燃料筒仓煤质数据，利用掺配煤数据模板进行掺配策划。同时，通过增加锅炉原煤仓上煤次数，根据锅炉给煤机出力大小控制上煤量，满足机组不同时段煤质要求。为最大限度掺配低标单煤种，公司一、二期入炉煤掺配在筒仓掺配的基础上再进行分原煤仓掺配：一期A（E）磨，二期C、D磨全部储存高热值低硫长焰煤，提高其它主力磨低标单煤种掺配比例。
4.效益评价与改进
采用了精细化配煤后，通过年度统计，公司配煤合格率达到了99.9%，精确率为86.6 %。全年掺烧低热值政策煤179.51万吨，掺烧比例50.54%；掺烧经济煤种比例24.21%，节约燃煤成本2395.69万元，且没有发生由于煤质原因消耗助燃油的事件。尽管公司在前期的配煤掺烧工作已取得一定成绩，但在燃料管理上仍有较大的提升空间。统计显示配煤日计划精度仍有待提高，入厂煤质波动及预测数据不准确导致掺烧效益被迫降低。为此，公司后期主要着力设备的整体提升和加强计划协调，借助公司一、二期机组超低排放改造和辅控网改造的契机，同时借助燃煤入厂验收监管系统、数字化煤场、数字化标准实验室等燃料三大项目建设为支撑，进一步提升输煤设备和环保设备的可靠性，提高掺配精度，落实配煤掺烧整改责任。
5.结语
通过前期策划和大量实践，公司已逐渐摸索出一套适合机组设备条件和锅炉燃烧工况，且充分利用不同煤种燃烧特性的燃煤掺配方案，既保障了机组的稳定运行，又最大程度实现了经济煤种的掺烧。与此同时，公司还建立了一套燃煤掺配制度，在生产经营中创造了可观的经济效益。
参考文献
[1] 朱再兴； 锅炉动力配煤优化模型和专家系统研发及炉内燃烧仿真优化研究； 中南大学博士学位论； 2011.12.
[2] 范华挺； 电厂配煤技术原则及煤质特性参数的计算； 煤质技术； 2006年9月 第5期.
[3] 徐迪， 王波等； 混煤燃烧特性的试验研究及反应动力学分析； 锅炉技术； 2013年11月.
[4] 阮伟， 周俊虎等； 优化配煤专家系统的研究与应用； 动力工程； 2001年12月 第6期.