掺烧印尼煤安全性及经济性分析

张洋  任有亮  刘杰 

国华太仓发电有限公司 江苏 215433

摘要：印尼煤具有低热值、低熔点等特点，合理地掺烧印尼煤可以有效地降低成本的支出，具有极高的经济价值。基于此，本文首先从制粉系统运行、调温风比例、受热面磨损等方面对掺烧印尼煤安全性进行分析，其次从锅炉效率、耗煤量、排放物成本等方面对掺烧印尼煤经济性进行分析，最后从炉煤热值、掺烧比例、购买成本方面并且结合试验的方法对掺烧印尼煤的经济性进行分析，从而保障印尼煤被合理的使用。

关键词：印尼煤；安全性；经济性；锅炉效率

引言：随着电力市场影响压力的增大，为了有效地降低企业的发电成本，提高企业的经济效益，各大企业纷纷尝试新的运营模式，并且对锅炉的燃烧方式进行改进，采用了掺烧印尼煤的燃烧方式，希望能够通过这种办法来降低企业的成本，进而提高企业的经济效益。

1掺烧印尼煤安全性分析

1.1制粉系统运行

制粉系统是锅炉系统的重要组成部分，往往是安全性影响最大的地方。为了提高制粉系统的安全性，需要避免制粉系统中出现积粉问题，从而有效地防止爆炸事故的发生。在制粉系统中，爆炸的地方主要发生在气粉混合较多的区域，如管道、煤粉仓等，在这些区域，煤粉极易发生沉积。在温度的影响下，将会导致煤粉迅速地氧化，随着时间的推移，当煤粉的温度达到自燃的临界点时，就会引起煤粉发生爆炸，进而导致安全事故的发生。通过对煤粉的挥发分进行控制可以在很大程度上降低煤粉爆炸的风险，所以在掺烧印尼煤时需要控制好这一物理量。通常情况下，需要将挥发分的数值控制在20%以下，防止煤粉加热过程中快速分解，这样的煤粉在燃烧过程中更加的稳定，提高锅炉的燃烧效率。同时在制粉系统中着火后也更加容易扑灭，从而降低制粉系统发生自燃或者爆炸事故^[1]。

1.2磨煤机干燥通风量

磨煤机的干燥通风量对于锅炉的安全性具有较大的影响，当通风量发生变化时，将会引起风煤比的变化。当风煤比增大时，煤粉的浓度相对地就会降低，煤粉燃烧过程就会不稳定；当风煤比减少时，煤粉的浓度相对地就会增大，煤粉无法完全被吹出管道，进而导致煤粉在管道发生沉积，存在极大的爆炸隐患。所以，风煤比的控制非常重要，只有这样才能保障煤粉全部被吹出管道，从而避免煤粉沉积的现象发生。煤粉的干燥通风量计算公式如下：

，式中：风煤比 。

通过上述公式进行计算，即可得到煤粉实际需要的通风量，从而保障磨煤机使用的安全性。磨煤机的干燥通风量主要受到混煤发热量和水分的影响，通常情况下，混煤发热量的影响占据的比重较大，而水分的影响效果较小，这是由于混煤基水分数值小于15%的缘故，因此，水分对干燥通风量的影响不如发热量。

1.3调温风比例

磨煤机进行吹风时，需要提高风的温度。一方面，可以减少煤粉中的水分，加速煤粉的燃烧过程；另一方面，可以提高煤粉的初始温度，有利于煤粉的稳定燃烧。然而，当温度过高时，则会导致煤粉发生自燃，对制粉系统的安全造成极大的影响，甚至引发爆炸事故。因此，需要对风温进行严格的控制，温度控制在60-65℃之间较为合适。调温风比例计算公式如下：

为了保障煤粉的水分符合要求，需要根据上述公式进行计算，从而正确地对风温进行调节，保证煤粉处在一个合适的温度，避免煤粉发生自燃。通常情况下，调温风比例会随着煤粉水分的增加而减少，只有保障合适的比例，才能保障煤粉能够稳定燃烧。因此，在掺烧印尼煤时，需要保障煤粉的水分较低，这样可以有效地降低风温，便于对煤粉的温度进行控制，从而保障掺烧印尼煤后制粉系统更加的安全^[2]。

1.4受热面磨损情况

为了保障锅炉使用过程的安全，需要对锅炉受热面的磨损情况进行分析，以此来保障锅炉能够安全运行。通常情况下，可以用磨损系数对锅炉受热面的磨损情况进行评估，计算公式如下：

由上式可以得出，磨损系数越大，锅炉受热面的磨损也就越严重，为了避免发生危险，需要对受热面进行及时地更换。因此，在掺烧印尼煤时，需要尽可能地降低磨损系数，选择磨损系数较小的印尼煤。如果印尼煤的磨损系数较大，则需要减少印尼煤的掺混比例，进而将锅炉受热面的磨损系数降到最低。此外，印尼煤在掺混过程中，需要避免受力不均的情况发生，这样可以有效地防止对锅炉受热面造成局部磨损，延长锅炉受热面的使用寿命，同时提高锅炉使用的安全性能，有效地降低锅炉发生爆炸的风险。

2掺烧印尼煤经济性分析

2.1锅炉效率

锅炉效率是衡量掺烧印尼煤经济性的重要标准，通过对锅炉热损失的计算，便可以对锅炉的热效率进行评估。锅炉的热损失主要包括排烟热损失、散热损失、未完全燃烧损失等，将上述的热损失进行求和即可得到总的热损失。所以，锅炉效率可以用如下式子计算得出：

以排烟热损失计算为例， ，而且排烟热损失也是影响锅炉效率的主要因素。排烟温度主要受到水分和发热量的影响，一方面，水温的传热温差较小，相应地会导致排烟温度的增加；另一方面，当煤粉的发热量过低时，需要增加给煤量来提高锅炉的温度，这将会导致烟气的增加，这些烟气会携带走一部分热量，进而影响锅炉的热效率。此外，排烟温度过高将会影响锅炉的经济性，通常情况下，排烟温度每上升10℃，烟气就会携带走0.6-0.8%的热量。因此，为了提高锅炉燃烧的效率，需要将排烟温度控制在较低水平。

2.2耗煤量

煤炭作为锅炉运行的主要燃料，耗煤量将直接关系到经济效益问题。因此，为了提高经济效益，一方面，需要提高煤粉的燃烧效率，保障燃料能够充分燃烧，这样既可以减少烟气的生成，降低排烟热损失，又能够从根本上减少耗煤量，提高燃料的利用率。另一方面，可以从燃煤的种类上着手，例如：可以通过掺烧印尼煤的方式提高煤粉的燃烧效率，这是因为印尼煤中褐煤的含量较高，大约占60%左右，在燃烧过程中可以充分放热，并且产生的烟气较少，因而具有较大的经济性。掺烧印尼煤时需要合理地进行燃煤的配比，一般可以采用1:1的方式进行混合，便可以保障燃料能够稳定燃烧。需要注意的是，印尼煤的可磨性系数较低，仅为40%左右，在研磨过程中需要合理地设定参数，保障煤粉的颗粒大小符合要求，这样既可以提高燃料的燃烧效率，又能够减少耗煤量，从而带来更大的经济效益^[3]。

2.3排放物成本

煤炭中的排放物主要以 和 为主，在处理这些大气污染物时往往需要一部分的成本，进而对经济效益造成影响。掺烧印尼煤可以在很大程度上减少 和 的排放量，尤其是 的排放量,具有明显的效果。这是因为印尼煤的含硫量较低，仅仅在1%左右，可以从根本上减少 的生成，从而节约大量的成本。通常情况下，掺烧印尼煤采用2:3的比例，这样可以有效地减少污染物的生成，降低污染物的处理费用。此外，为了降低污染物的排放，还可以从燃烧方式和运行条件上改进。例如：可以采用皮带进行混煤掺烧，经过一定的检测后，将高硫煤和低硫煤分割开，以低硫煤进行混合，进而减少 的生成。为了降低 的生成，需要从燃烧方式上进行控制，可以将混煤在低氮燃烧器中进行燃烧，在低氧燃烧区时需要燃烧时间较短，在富氧还原区需要保障燃烧充分，进而降低 的生成。

3掺烧试验分析

3.1掺烧方式

对印尼煤配煤方式进行试验，磨煤机为：一台印尼+一台石炭+四台神华煤，过渡到两台印尼+一台石炭+三台神华煤。由于印尼煤具有高水分、高挥发分、低热值、低灰熔点、易结焦的特性，为了确保机组能够安全稳定地掺烧印尼煤运行，需要严格按照相关流程进行印尼煤掺烧试验。由于前期已经开始一台磨煤机掺烧印尼煤，接下来进行两台磨煤机掺烧印尼煤试验，期间进行600MW、475MW、320MW三个负荷段试验，观察锅炉结渣、沾污、锅炉效率、 生产量等的变化趋势。

定期测试炉膛火焰温度，根据烟温变化趋势分析炉内结渣发展情况。定期对受热面管壁温度监视，根据变化趋势分析受热面沾污及结焦情况；通过看火孔观察对流受热面、水冷壁与燃烧器喷口结渣情况；定期测试排烟温度、灰渣可燃物含量，计算锅炉效率，分析锅炉运行经济性变化趋势；从目前运行情况看，这种运行方式安全上可行，没有发生锅炉结焦及制粉系统爆炸事件[4]。

3.2运行分析

机组掺烧低位发热量3400kcal/kg的印尼煤，机组在大负荷下需6台磨煤机运行。负荷630MW时，给煤量达到275吨/小时。因C磨煤机为低热值印尼煤，因其水分大，磨煤机干燥出力仅为36吨/小时，磨煤机出口温度仅为58℃，远远低于其它磨煤机的煤量和温度。

3.2.1炉煤热值分析

根据同类型机组热值对煤耗的影响可以得出：燃料低位发热量变化为1000KJ/kg，即239Kcal/kg，影响煤耗值0.3g/kw·h。分析在不同煤量下，掺烧煤热值对机组煤耗的影响。根据前期运行情况，机组在5台或6台磨煤机运行方式偏多，未增加磨煤机之前，掺烧3400印尼煤比例为15.2％，影响煤耗0.31g/kw.h，即因燃煤热值下降248Kcal/kg，煤耗增大0.31g/kw.h。在此方式下运行，增加一台磨煤机运行后对，锅炉制粉系统电耗的影响见右图。在相同负荷下启动第六台磨煤机后，将前后的指标对比可以得到如下结论：启动第六台磨煤机后，磨煤机一次风机的用电量增加，锅炉的排烟温度增大，说明锅炉的效率下降了。启动第六台磨煤机后，发电厂用电量增加800KW/h，日增加1.92万kWh。

启动第六台磨煤机后，锅炉排烟温度上升4℃。按照同类型超临界锅炉排烟温度温度每升高6℃，机组煤耗增大1g/kWh，则上升4℃煤耗增大0.666g/kWh。热值下降及排烟温度两项合计影响煤耗增大：0.666+0.31=0.976g/kWh。按照标煤单价758元（含税，不含税670元），日发电量2300万kWh，机组煤耗295g/kWh计算，日增加成本2300*0.976=22.448吨标煤，相当于增加费用22.448*758=1.70万元。

3.2.2掺烧比例分析

因印尼煤给煤量小，需启动一台磨煤机后，每小时增加厂用电量800kWh，日增加厂用电量1.92万kWh，按照燃料成本0.203元/kWh。日增加费用0.39万元。总计增加费用0.39+1.70=2.09万元，即日增费用2.09万元/天。

3.2.3购买成本分析

印尼煤3400原煤单价320元/吨，折标煤单价697元/吨，神混5500折标煤单价752元/吨，印尼3400比神混5500低45元/吨，按照目前一台磨煤机掺烧印尼煤的量为35吨/小时，每天的掺烧量为24*35=840吨/天，折算为标煤为3400/7000*840=408吨，印尼煤折标煤后比神混标煤优惠45元/吨标煤，目前每天掺烧印尼煤优惠45*408=18390元，即每天掺烧印尼煤节省燃料费1.839万元/天。与2.09万元有2510元差价，即每天约亏损2510元。

通过上述分析可得，若要保持持平或盈利，则有三种方式，第一种是降低印尼煤购买成本，第二种是提高掺烧比例，第三种是提高掺烧煤的热值。

4应对措施分析

4.1降低印尼煤购买成本

降低印尼煤购买成本是一种重要的经济控制手段，可以从成本上提高掺烧印尼煤的经济性。按照前面的分析,要实现盈利,则掺烧印尼煤折标煤后,日比神混煤要经济2.09万元,才能实现经济运行,即20900/408=51.22元,也就是3400印尼煤标煤单价要优惠51.22元。即标煤单价在697-51.22=645.78元,原煤单价在313.66元,每吨印尼煤比现采购价320元少6.33元以上,才能实现经济运行。在调研多年掺烧印尼煤的协鑫电厂和沙洲电厂的经济情况后，也表示折标煤单价优惠50元/吨以上，才有经济性。

4.2提高掺烧比例

提高掺烧比例是从用量上对印尼煤的经济性进行控制，通过合理地掺烧印尼煤，来降低总成本，进而达到经济性的目的。要实现3400印尼煤在原煤320元/吨的基础上实现盈利，必须加大掺烧量，即209000/45=464吨标煤，折算原煤464*7000/3400=956吨，即每天掺烧量至少在956吨，平均每小时掺烧量在40吨/小时以上。在调研协鑫电厂和沙洲电厂掺烧印尼煤的比例后,也表示只有达到一定的掺烧量才有经济性。沙洲电厂为2台磨煤机掺烧，协鑫电厂为2台或3台磨掺烧[5]。

4.3提高掺烧煤的热值

提高掺烧煤的热值是从技术层面提高燃烧印尼煤的经济性，通过一定的技术手段，提高锅炉的燃烧效率，从而有效地提高掺烧煤的热值。在与神华煤热值相近的情况下，购买价格低的煤经济性显而易见。调研相关电厂，只要热值在3800大卡以上，折标煤价格有优势后，即可购买。从目前运行情况看，只要不增加磨煤机的运行台数，在煤折标煤经济上有优势，即经济性适合。若掺烧太低热值的煤，增加了磨煤机运行台数，导致锅炉效率下降明显的情况下，不只考虑标煤单价，还要分析计算对锅炉效率的影响后，才能确定其掺烧的可行性,保证掺烧活动的正常进行，实现对煤炭成本的有效控制。

结论：综上所述，掺烧印尼煤可以有效地保障安全性和经济性。在安全性上，印尼煤在使用过程中需要严格地按照相关规范进行操作，只有这样才能保证印尼煤被安全地使用。在经济性上，可以通过降低成本、提高掺烧比例、提高掺烧煤热值等措施，提高掺烧印尼煤的经济性，从而为企业带来更大的经济效益。

参考文献：

[1]江小明.浅谈某电厂锅炉掺烧印尼煤安全性及经济性分析[J].锅炉制造,2018(06):18-21.

[2]何典斌,王志刚.燃煤机组配煤掺烧经济性与安全边界控制试验研究[J].广西电力,2020,43(03):91-96.

[3]宋立信.掺烧印尼褐煤对机组经济性的影响分析[J].现代工业经济和信息化,2019,9(12):139-141.

[4]宋伟峰.300MW机组印尼煤掺烧现场试验[J].内蒙古煤炭经济,2018(23):18-19+93.

[5]李晓宏.中储式煤粉炉掺烧印尼煤的探索与实践[J].机电信息,2019(32):53+55.