李新梅，曹蘭敏，趙 超

（中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

1 機(jī)組概況

某電廠2×600MW超臨界機(jī)組使用的鍋爐均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1900/25.4-Ⅱ1型超臨界參數(shù)、單爐膛、一次再熱、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)Π型布置直流爐。鍋爐采用前后墻對沖燃燒，前后墻布置3層，每層各有8只HT-NR3燃燒器(前后墻各4只)，總共24只燃燒器。制粉系統(tǒng)采用6臺(tái)ZGM-113G中速磨，正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)有2臺(tái)翻車機(jī)、2臺(tái)雙聯(lián)給煤機(jī)、2臺(tái)門式堆取料機(jī)、6段13條皮帶、2臺(tái)滾軸篩、2臺(tái)碎煤機(jī)、2臺(tái)除雜物機(jī)。設(shè)計(jì)以使用合格的火車煤為主，門式堆取料機(jī)的工作以堆煤為主，取煤為輔，設(shè)計(jì)年鍋爐耗煤量約265×104t。設(shè)計(jì)煤種為新密煤，校核煤種1為新密混煤，校核煤種2為黃陵煤。根據(jù)鍋爐專業(yè)要求，燃煤煤場粗混即可，不需特定的混煤設(shè)施。各種煤質(zhì)分析如表1所示。

2009年3月，1，2號機(jī)組正式投產(chǎn)后，火車煤不能滿足生產(chǎn)需求，只能將大量的汽運(yùn)煤直接卸入煤場。由于火車煤來煤時(shí)間不固定，如果不及時(shí)翻卸就會(huì)產(chǎn)生壓車費(fèi)用，增加生產(chǎn)成本，因此火車煤近半數(shù)要堆放在煤場，采用門式堆取料機(jī)從煤場取煤成為主要的上煤方式，入廠煤種的煤質(zhì)組成如表2所示。

在機(jī)組投產(chǎn)初期，電廠沒有意識(shí)到配煤的重要性，來什么煤上什么煤，因而多次發(fā)生因鍋爐燃燒不穩(wěn)導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事件，導(dǎo)致年助燃耗油量近千噸，對電廠的經(jīng)營效益造成嚴(yán)重影響。對燃燒不穩(wěn)造成的機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事件進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，煤質(zhì)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值是發(fā)生機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事件的主要原因之一。

表1 各煤種的煤質(zhì)分析

表2 入廠各煤種煤質(zhì)分析

面對采購燃煤達(dá)不到設(shè)計(jì)煤種要求和輸煤運(yùn)行方式單一的現(xiàn)狀，為了保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須進(jìn)行分倉上煤、爐內(nèi)摻燒。2010年12月，電廠開始進(jìn)行分倉上煤、爐內(nèi)摻燒的探索工作。首先，按煤質(zhì)對燃煤進(jìn)行分堆存放，并提出了按綜合熱值上煤的要求。通過摸索逐漸認(rèn)識(shí)到：高揮發(fā)分的燃煤必須上底層倉以保證燃燒；發(fā)熱量高的燃煤應(yīng)上中層倉，用在機(jī)組負(fù)荷高峰期；水分大、硫分高、發(fā)熱量低的劣質(zhì)煤則上至上層倉消化吸收。

2 細(xì)化煤場存煤

按煤質(zhì)分堆存放是分倉上煤的前提。這不僅要求對煤質(zhì)的分析精確，而且對其存放位置也要求準(zhǔn)確。只有這樣上倉的煤質(zhì)才能得到保證，從而確保分倉上煤、爐內(nèi)摻燒的效果。

2.1 縱向劃分煤場區(qū)域

該電廠煤場呈長條形，根據(jù)生產(chǎn)需要和來煤的煤質(zhì)分布情況對煤場進(jìn)行縱向分區(qū)。采購的煤種主要有：揮發(fā)分高(Vdaf＞25 %)、熱值低(2800～3800 kcal/kg)的義馬煤，揮發(fā)分Vdaf為17 %、熱值為3500～5000 kcal/kg的鄭煤，少量揮發(fā)分高(Vdaf＞25 %)、熱值高(大于4500 kcal/kg)的燃煤。將煤場分為19格，并結(jié)合分倉上煤的需要將煤場分為5個(gè)區(qū)。1～5格為一區(qū)，存放熱值為4300～4800 kcal/kg、揮發(fā)分Vdaf為17 %左右的燃煤，主要用于中上層倉；6～7格為二區(qū)，存放熱值4500 kcal/kg以上、揮發(fā)分Vdaf為25 %左右的燃煤，主要在機(jī)組特殊情況時(shí)使用，如單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行等；8～10格為三區(qū)，存放揮發(fā)分Vdaf為25 %以上的其他煤，主要用于底層倉；11～14格為四區(qū)，存放熱值4300 kcal/kg以下、揮發(fā)分Vdaf為17 %左右的燃煤，主要用于上層倉；15～19格為五區(qū)，主要存放汽車煤。

2.2 橫向和垂直方向劃分煤場每格

根據(jù)煤場機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)對煤場的橫向和垂直方向進(jìn)行劃分。該煤場分為東西2個(gè)，各安裝1臺(tái)門式堆取料機(jī)，其作業(yè)特點(diǎn)是：堆煤時(shí)分左堆和右堆，取煤時(shí)分層取。因此，每一格橫向分左堆、右堆，縱向分頂層、中上層、中下層、底層。由于斗輪機(jī)活動(dòng)梁的行程有距離顯示，因此4層的參考高度為：8 m以上為頂層，5～8 m為中上層，2～5 m為中下層，2 m以下為底層。這樣劃分后一個(gè)立體的存煤參考表就建立起來了。

2.3 掌握煤場存煤煤質(zhì)情況

為了掌握每一格、每一層的煤質(zhì)，模擬煤場的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了煤場存煤參考表，由程控值班員填寫。程控值班員不僅要填寫煤場存煤參考表，還要填寫堆煤及汽運(yùn)煤卸車記錄。煤場存煤參考表記錄著煤場實(shí)際存煤的煤質(zhì)情況，堆煤記錄和汽運(yùn)煤卸車記錄則記錄了進(jìn)入煤場的火車煤和汽運(yùn)煤的時(shí)間、礦別、煤質(zhì)、存放位置及數(shù)量。

為了保證煤場存煤表的準(zhǔn)確性，程控值班員不僅要填寫入場煤的情況，而且在每個(gè)班取煤和堆煤后，還要在煤場存煤參考表的相應(yīng)位置中刪除或添加煤質(zhì)記錄。這樣就可以計(jì)算出該處燃煤熱值的加權(quán)平均值，為分倉上煤提供依據(jù)。

3 跟蹤分析生產(chǎn)情況

為了掌握機(jī)組負(fù)荷、水煤比、總?cè)剂狭颗c燃煤熱值的對應(yīng)關(guān)系，要求每個(gè)班查閱生產(chǎn)系統(tǒng)記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)。雖然該廠磨煤機(jī)的額定出力為55 t/h，最大出力為73 t/h，但由于煤種和設(shè)備的影響，基本上達(dá)不到最大出力，有時(shí)甚至達(dá)不到額定出力?？紤]到煤質(zhì)原因和突發(fā)事件對燃燒的影響，同時(shí)為了保證磨煤機(jī)的安全運(yùn)行，因此只選用磨煤機(jī)出力為50 t/h的參數(shù)，如表3所示。經(jīng)過對大量實(shí)踐數(shù)據(jù)的查閱整理，總結(jié)出了水煤比與熱值的關(guān)系，如表4所示。

表3 磨煤機(jī)不同負(fù)荷下的運(yùn)行參數(shù)

表4 水煤比與熱值的關(guān)系

按照以上數(shù)據(jù)和以往經(jīng)驗(yàn)，初步確定了分倉上煤的原則：底層倉上揮發(fā)分Vdaf＞25 %的燃煤，可以確保穩(wěn)定燃燒。機(jī)組550MW以上負(fù)荷時(shí)，燃煤綜合發(fā)熱量要求大于4200 kcal/kg；機(jī)組負(fù)荷低于400MW時(shí)，燃煤綜合發(fā)熱量為3900 kcal/kg左右。為了掌握分倉的效果，積累經(jīng)驗(yàn)，特制定上煤情況表，每個(gè)班需填寫以下內(nèi)容：設(shè)備啟動(dòng)前每個(gè)倉的煤位(用于判斷何時(shí)能用到這次加倉的煤)、每個(gè)倉加倉的煤質(zhì)以及燃燒此次燃煤時(shí)的機(jī)組負(fù)荷、水煤比、總?cè)剂狭亢突饳z情況等。為了方便集控人員調(diào)整，每個(gè)班每次上煤結(jié)束后必須將此表發(fā)送給值長。

為了保證記錄的準(zhǔn)確性，要求每個(gè)班根據(jù)接班時(shí)的煤位，按照1 h燃燒10 %的煤位的速度估算本班要上的燃煤何時(shí)燃用，并通過詢問值長機(jī)組負(fù)荷情況確定綜合發(fā)熱量，然后根據(jù)煤場存煤表制定本班上煤計(jì)劃，填寫綜合發(fā)熱量計(jì)算表，上煤結(jié)束后根據(jù)實(shí)際煤量修正綜合發(fā)熱量。填寫綜合發(fā)熱量表的作用，一是使上煤有計(jì)劃性，二是觀察負(fù)荷與熱值之間的關(guān)系，為更好地分倉積累經(jīng)驗(yàn)。為了能夠掌握煤的燃燒情況，正確填寫上煤情況表是關(guān)鍵，在下一次啟動(dòng)前按1 h燃燒10 %的煤位的速度計(jì)算，再加上2～3 h，才是上一次加倉的燃煤燃用的時(shí)間，此時(shí)記錄機(jī)組負(fù)荷、水煤比、總?cè)剂狭康取?/p>

為了保證分倉效果，燃運(yùn)專工要每天關(guān)注煤場存煤表和機(jī)組負(fù)荷，并指揮加倉方法，下班前將加倉方法以技術(shù)命令的形式下達(dá)。經(jīng)過2個(gè)月的摸索，各運(yùn)行班組已基本掌握分倉上煤的方法。之后又經(jīng)歷了單臺(tái)制粉系統(tǒng)大修以及風(fēng)機(jī)檢修等特殊情況，積累了分倉上煤的經(jīng)驗(yàn)。

4 分倉上煤的原則及實(shí)施效果

由于上煤方式單一，分倉上煤要取煤場不同區(qū)域的煤，從而延長了上煤時(shí)間，增加了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。為了激發(fā)運(yùn)行人員的工作積極性，將分倉上煤納入小指標(biāo)競賽項(xiàng)目。在保證鍋爐燃燒穩(wěn)定和滿足機(jī)組正常接帶負(fù)荷的前提下，多配劣質(zhì)煤的班組可多得分，對因人為原因分倉不利造成鍋爐投油或機(jī)組降負(fù)荷的班組則加大考核力度。經(jīng)過摸索和管理，促進(jìn)分倉上煤走向正規(guī)化和成熟化。

4.1 分倉上煤原則

(1) 保鍋爐燃燒措施。底層倉使用揮發(fā)分Vdaf＞25 %或者是揮發(fā)分Vdaf＞16 %、發(fā)熱量大于4400 kcal/kg的燃煤。當(dāng)?shù)讓觽}單臺(tái)制粉系統(tǒng)不備用時(shí)，另一個(gè)底層倉則要求優(yōu)先選用揮發(fā)分Vdaf為30 %以上的燃煤，其次是揮發(fā)分Vdaf為25 %～30 %、發(fā)熱量為4000～4300 kcal/kg的燃煤，最后是揮發(fā)分Vdaf為17 %左右、發(fā)熱量為4400 kcal/kg以上的煤。杜絕水分大的燃煤(如手抓成團(tuán))進(jìn)入底層倉，防止粘倉斷煤，影響鍋爐穩(wěn)定燃燒。

(2) 保鍋爐負(fù)荷措施。在滿足底層倉穩(wěn)定燃燒的同時(shí)，為了合理利用現(xiàn)場燃煤，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的不同，計(jì)算入爐燃煤綜合發(fā)熱量。各班根據(jù)上煤前的煤倉煤位情況，按照每臺(tái)磨煤機(jī)50 t/h的出力計(jì)算，推算出本班燃煤使用時(shí)間，并查看該時(shí)間段的機(jī)組負(fù)荷，然后確定本次上煤的綜合發(fā)熱量。一般機(jī)組負(fù)荷高峰時(shí)段為08:00～12:00，18:00～22:00。因此綜合熱值要求如下：白班第1次，熱值為4100 kcal/kg；白班第2次和前夜第1次，熱值為4200～4300 kcal/kg；前夜第2次熱值為4000 kcal/kg；后夜熱值為4200～4300 kcal/kg。用于計(jì)算的煤質(zhì)發(fā)熱量如果是估計(jì)煤質(zhì)，則綜合熱值應(yīng)比要求的綜合熱值大100 kcal/kg。

(3) 為了避免煤質(zhì)預(yù)報(bào)不準(zhǔn)，每臺(tái)爐不準(zhǔn)上同一種煤質(zhì)的燃煤。新煤源或煤質(zhì)不清的燃煤每臺(tái)爐最多上1個(gè)倉，并且嚴(yán)禁上底層倉。

(4) 特殊情況下，上煤方式應(yīng)服從燃運(yùn)專工或值長的命令。

4.2 實(shí)施效果明顯

通過分倉上煤，集控人員明顯感到鍋爐燃燒穩(wěn)定，機(jī)組易于調(diào)整。表5是該廠2009年12月-2010年11月的綜合煤質(zhì)、發(fā)電量、助燃油量與2010年12月-2011年11月的對比結(jié)果。

由于設(shè)備原因造成的助燃耗油如表6所示。2011年10月，因2B一次風(fēng)機(jī)喘振負(fù)荷快減投油助燃，耗油20 t；2A空預(yù)器跳閘，RB動(dòng)作投油，耗油15.21 t。除去因設(shè)備原因造成的助燃油，2011年10月機(jī)組共耗油2.55 t。

從表5和表6可以看出，該廠在進(jìn)廠煤質(zhì)無明顯變化的情況下，實(shí)行分倉上煤后，相同的時(shí)間段內(nèi)節(jié)約助燃油828.56 t，大大降低了發(fā)電成本，分倉上煤、爐內(nèi)摻燒的探索取得了可喜的成績。由于該廠機(jī)組受負(fù)荷調(diào)度計(jì)劃的影響，很少長期滿負(fù)荷運(yùn)行，但從2011年3月和4月的發(fā)電量可以看到，機(jī)組基本滿發(fā)，在煤質(zhì)無明顯變化的情況下，通過分倉上煤，既降低了助燃耗油又滿足了機(jī)組滿發(fā)，還如期消化了劣質(zhì)煤。同時(shí)，由于鍋爐燃燒穩(wěn)定，避免了不安全因素，大大減輕了集控人員的工作量，機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事件從2010年的17次降到2011年的1次，為該廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出了突出貢獻(xiàn)。

表5 分倉上煤前機(jī)組運(yùn)行狀況

表6 分倉上煤后機(jī)組運(yùn)行狀況

1 山西省電力工業(yè)局.燃料設(shè)備運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社，1997.

2 張 磊，馬明禮.燃料運(yùn)行與檢修[M].北京:中國電力出版社，2006.