侯德安，王偉，蔣蓬勃

（華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

火力發(fā)電廠多煤種摻配優(yōu)化方案

侯德安，王偉，蔣蓬勃

（華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

隨著市場(chǎng)煤源的不斷變化，為將多煤種按最佳比例進(jìn)行配購(gòu)，使其量、質(zhì)指標(biāo)能夠滿足鍋爐設(shè)計(jì)指標(biāo)要求并降低綜合煤價(jià)，提出了動(dòng)力配煤煤質(zhì)計(jì)算模型，按此模型對(duì)某電廠＃4鍋爐進(jìn)行了燃煤摻配試驗(yàn)，既保證了機(jī)組運(yùn)行煤質(zhì)參數(shù)又降低了綜合煤價(jià)。

煤種；摻配；煤價(jià)；指標(biāo)

1 設(shè)備概況

某電廠＃4鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界直流鍋爐，型號(hào)為SG-2102／25.4-M954。鍋爐采用擺動(dòng)式燃燒器，四角布置、切向燃燒，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，單爐膛、П型露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用6臺(tái)MGS3854型雙進(jìn)雙出球磨機(jī)直吹式系統(tǒng)，燃燒器采用垂直方向濃淡分級(jí)燃燒，在燃燒器每根煤粉管道進(jìn)口處裝設(shè)1個(gè)煤粉濃淡分離裝置，將分離后的濃煤粉送入爐膛下部燃燒器，淡煤粉送入爐膛上部燃燒器。主風(fēng)箱下部布置6層濃煤粉噴嘴，上部布置6層淡煤粉噴嘴，分離燃盡風(fēng)（SOFA）風(fēng)箱布置有6層SOFA噴嘴。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)由一次風(fēng)系統(tǒng)、二次風(fēng)系統(tǒng)和對(duì)流煙道組成。對(duì)稱布置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和2臺(tái)三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器。煤質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。

2 動(dòng)力配煤基本要求

動(dòng)力配煤是根據(jù)電廠生產(chǎn)及環(huán)保要求，通過(guò)科學(xué)計(jì)算或燃燒試驗(yàn)獲得摻配比例，把多種不同品質(zhì)的動(dòng)力煤均勻地混合在一起，形成一種新的動(dòng)力煤。選擇相近的煤種進(jìn)行摻配，盡量不跨煤種摻配。配煤原則：（1）配煤煤質(zhì)使燃煤鍋爐達(dá)到最佳燃燒工況（效率）；（2）選用煤種適應(yīng)煤炭市場(chǎng)變化（價(jià)格）；（3）控制燃煤灰熔融性及沾污性（安全）；（4）控制有害元素的排放（環(huán)保）。注意掌握各煤種及其混煤的特性與設(shè)計(jì)煤質(zhì)的差異，如灰熔特性、等效揮發(fā)分等。配煤的目的是通過(guò)摻配煤提高煤的灰熔點(diǎn)、減緩結(jié)渣，混煤的灰熔點(diǎn)有時(shí)比2種單煤都低，有時(shí)比2種單煤都高。

表1 煤質(zhì)參數(shù)

2種煤混燒時(shí)其揮發(fā)分的析出是非同步的，混煤揮發(fā)分初析溫度與混煤中性能較優(yōu)的那種煤相近；混合后的揮發(fā)分實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相差不大，但揮發(fā)分含量相差較大的煤種（如無(wú)煙煤與煙煤）混合后，其燃燒特性（包括著火和燃盡）應(yīng)考慮“等效揮發(fā)分”。如2種原料煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分相差15.0%以上，應(yīng)該進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。

目前，各電廠摻配主要采取的措施是：在將入廠煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分、干燥基硫分、干燥基灰分和收到基低位發(fā)熱量控制在適當(dāng)范圍內(nèi)的前提下，計(jì)算各種動(dòng)力煤摻配質(zhì)量百分?jǐn)?shù)及最優(yōu)配煤價(jià)格。

3 動(dòng)力配煤煤質(zhì)計(jì)算模型

以收到基數(shù)據(jù)進(jìn)行配煤時(shí)，按下式計(jì)算動(dòng)力配煤的理論值式中：Xar，n為n種原料煤的收到基揮發(fā)分、收到基硫、收到基灰分或收到基低位發(fā)熱量；an為n種原料煤的收到基配煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

以干燥基數(shù)據(jù)進(jìn)行配煤時(shí)，按下式計(jì)算動(dòng)力配煤的理論值

式中：Xd，n為n種原料煤的干燥基揮發(fā)分、干燥基硫分、干燥基灰分或干燥基高位發(fā)熱量；Mar，n為n種料煤的收到基水分。

煤質(zhì)數(shù)據(jù)為干燥無(wú)灰基揮發(fā)分時(shí)，按下式計(jì)算動(dòng)力配煤產(chǎn)品的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分

式中：Vdaf，n為n種原料煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分；Aar，n為n種原料煤的收到基灰分。

4 動(dòng)力配煤優(yōu)化方案

目前各電廠機(jī)組動(dòng)力煤摻配過(guò)程為：生產(chǎn)調(diào)度人員根據(jù)日負(fù)荷計(jì)劃和機(jī)組實(shí)際情況，對(duì)燃料運(yùn)行人員提出入爐煤質(zhì)具體要求，燃料運(yùn)行人員根據(jù)當(dāng)班來(lái)煤和煤場(chǎng)存煤情況進(jìn)行摻配，多考慮滿足機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因此存在入爐煤最優(yōu)成本優(yōu)化的空間。

動(dòng)力配煤優(yōu)化目標(biāo)為：將多煤種按最佳比例進(jìn)行配購(gòu)，使其量、質(zhì)指標(biāo)能夠滿足鍋爐設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，同時(shí)降低綜合煤價(jià)，根據(jù)該目標(biāo)建立線性規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)模型。

設(shè)鍋爐運(yùn)行工況要求的煤質(zhì)參數(shù)為約束條件s.t.，摻配入爐綜合煤價(jià)最低為目標(biāo)函數(shù)J，建立優(yōu)化方案線性規(guī)劃模型式中：Cn為各批煤到廠價(jià)；amn為可用煤種成分含量；bm為目標(biāo)值；xn為優(yōu)化比例。

設(shè)某電廠配煤要求入爐煤煤質(zhì)符合機(jī)組設(shè)計(jì)燃燒指標(biāo)，采用A，B，C 3批煤進(jìn)行摻配，單日計(jì)劃取煤量6000 t，存煤數(shù)據(jù)及約束條件見(jiàn)表2。

表2 某電廠存煤數(shù)據(jù)及約束條件

將上述參數(shù)代入模型得

經(jīng)計(jì)算，目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解為：A批煤種優(yōu)化取煤2000 t，占計(jì)劃總?cè)∶毫康?3.33%；B批煤種優(yōu)化取煤2 250 t，占計(jì)劃總?cè)∶毫康?7.50%；C批煤種優(yōu)化取煤1750 t，占計(jì)劃總?cè)∶毫康?9.17%。3批煤種摻配后混煤的硫分為1.40%，揮發(fā)分為16.63%，低位發(fā)熱量為18.75MJ／kg，摻配后優(yōu)化配煤價(jià)格為847.92元／t。

但目前市場(chǎng)煤價(jià)格相對(duì)較低，且受儲(chǔ)煤場(chǎng)及摻配設(shè)備限制，各單位大多采用少煤種簡(jiǎn)單摻配方法。將3批煤種按1∶1∶1的比例（各2 000 t）進(jìn)行摻配，修正后摻配試驗(yàn)結(jié)果為：硫分為1.43%，揮發(fā)分為16.67%，低位發(fā)熱量為18.67MJ／kg，摻配后優(yōu)化配煤價(jià)格為846.67元／t。

5 結(jié)論

（1）計(jì)算結(jié)果表明，規(guī)劃模型最優(yōu)解既能使不同煤種的混合煤質(zhì)成分滿足約束條件（機(jī)組運(yùn)行煤質(zhì)參數(shù)），又能使目標(biāo)函數(shù)（摻配入爐綜合煤價(jià)）最優(yōu)，滿足動(dòng)力配煤要求。

（2）修正后的摻配試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)適當(dāng)選擇混合煤質(zhì)成分，以滿足約束條件，避免實(shí)際生產(chǎn)中由于操作不準(zhǔn)確等引起的目標(biāo)函數(shù)偏差。

（3）應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身實(shí)際情況，對(duì)動(dòng)力煤摻配優(yōu)化方案進(jìn)行合理修正，為企業(yè)營(yíng)運(yùn)提供真實(shí)、有效的參考依據(jù)。

［1］GB 25960—2010動(dòng)力配煤規(guī)范［S］.

［2］曹長(zhǎng)武.火電廠煤質(zhì)監(jiān)督與檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

（本文責(zé)編：劉芳）

TK 227.1

：B

：1674-1951（2015）06-0043-02

侯德安（1967—），男，山東濰坊人，高級(jí)工程師，從事電廠節(jié)能環(huán)保技術(shù)管理方面的工作（E-mail：houdean＠sohu. com）。

2014-07-07；

2015-04-07