一、前言

配煤摻燒是應對我國燃煤電站鍋爐燃料供應緊張、複雜多變，提高機組運行安全性、經濟性和環保性的重要途徑之一。通常情況下鍋爐原煤倉均是一台磨煤機配一台給煤機，一台原煤倉隻存一種煤，隻有倉内舊煤燒完後才能燒後上的新煤，即使實施混配煤也隻能在煤場進行，也根本無法實現一台原煤倉單獨存兩種以上煤種。國内外針對混煤摻燒方面已開展了多年研究，取得了豐富的成果。以國内電廠普遍采用的分磨制粉、爐内摻燒技術，或者采用煤場混配煤方式，但這些已有的配煤摻燒不能很好滿足實時精準快速燃燒優化以及機組靈活性運行要求。為此，提出一套基于原煤倉分倉快速配煤摻燒技術，通過對現有設備實施少量改造，實現了不同煤種的快速變煤摻燒，實現精準實時在線切換煤種，應對全天快速變負荷的要求，高負荷燒高熱值煤，低負荷燒低熱值，提高負荷響應，同時增加低熱煤的摻燒量，取得了負荷響應好和經濟性高的雙重高收益，有力提升企業的市場競争能力。

目前，國内燃煤發電機組主要采用“爐前摻配、爐内混燒”和“分磨制粉、爐内混燒”兩種方式開展混煤摻燒。受煤場條件限制，“分磨制粉、爐内混燒”成為燃煤電站鍋爐混煤摻燒的主要方式，該方式就是将不同的煤種通過不同的磨煤機磨成煤粉後送入爐内混合燃燒，具有占地空間小、操作方便的優點，但影響機組運行的靈活性。當機組設計煤質為高熱值煙煤時，若摻燒一定比例的低熱值煤種，則滿負荷運行時，磨煤機出力增高，超過磨煤機最大出力時，即出現影響機組帶負荷現象。另外，摻燒低熱值煤還影響機組升負荷速率。而近年來随着我國新能源裝機規模不斷增加，電網系統對煤電機組深度調峰靈活性運行能力要求逐漸提高。煤電機組不僅要能夠升得高，達到額定負荷，還要降得足夠低，達到30%甚至20%額定負荷，而且要升得快、降得快。在此過程中，入爐煤種特性變得至關重要，是煤電機組靈活性運行的關鍵點。因此，提高爐内摻燒過程中煤種切換的靈活性對于燃煤發電機組靈活運行具有重要的意義。

二、改造案例

2021年我公司為某電廠兩台600MW超臨界直流機組進行改造。鍋爐為Π型布置，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、固态排渣、全鋼構架、全懸吊結構。鍋爐燃燒方式為前後牆對沖燃燒方式，前後牆各布置3層低NOx軸向旋流燃燒器，每層各有5隻，共30隻燃燒器。在最上層煤粉燃燒器上方，前後牆各布置1層燃燼風口，每層布置5隻，共10隻燃燼風口，用來補充燃燒後期需要的空氣，同時實現分級燃燒。配六台直吹式中速輥式磨煤機，每台磨有五根出粉管，對應一層燃燒器。電廠上煤系統為雙路皮帶系統，在煤倉間設置有10A、10B皮帶，煤倉間帶式輸送機層采用電動雙側犁式卸料器進行，通過選擇啟動A路或B路犁式卸料器的犁刀，兩條皮帶分别可以向兩台鍋爐12個原煤倉進煤。原煤倉由主要由上部圓柱形原煤倉、中部圓台原煤倉和下部雙曲線原煤鬥三部分構成，另外，給煤機入口有一段大小頭，連接原煤鬥及給煤機入口。對現有原煤倉實施改造，在原煤倉内區域加裝隔闆，給煤機入口上方的雙曲線煤鬥區域安裝一套新式插闆門，用以分别控制一側煤流。在不對原輸煤及配煤系統做任何變動的情況下，僅通過上述簡單改造，利用開啟兩側的新式插闆門來控制進入給煤機的煤種，實現快速變換煤種的目的。分隔後的原煤倉，一半裝好煤，一半裝劣質煤，根據不同負荷和深度調峰的需要，自動開啟不同的新式插闆門向給煤機實時提供與負荷相行适應的原煤，以适應機組全天快速變負荷要求，需要高負荷燒高熱值煤，低負荷燒低熱值煤，提高負荷響應，同時增加低熱煤的摻燒量，極大滿足了快速響應負荷要求的同時提高了劣質煤摻煤率的目的。

三、技術創新點

1、實現一個煤倉一台給煤機同時供應兩種不同的煤種，實時實現改變鍋爐配煤的需要，滿足鍋爐不同負荷對煤質的要求。

2、改造工作量小，投入小。鍋爐制粉系統變動不大，不需要再增加一個煤鬥倉，也不需增加給煤機、磨煤機，特别對于上煤系統，不做任何變動。利用現有的原煤倉存儲兩種不同的煤種，輔以必要的監視手段，實現實時在線變換煤種的目的。改造完成後原煤倉即可做兩種煤摻配，同時仍可做單一煤種的原煤倉。

3、操作簡單方便，運行可靠。以快速響應機組負荷的變化，徹底改變以往配煤過程中時間滞後，不能及時變換煤種的弊端、無法應對負荷快速變動時的精準配煤局面，實現機組負荷“高峰頂的上，低谷能降下來”，從根本上解決了機組負荷響應與精準配煤之間的矛盾。

4、實現鍋爐燃燒精準調整，滿足火電機組靈活性要求，滿足發揮機組輔助服務的需要，在火電企業參與電網輔助服務、調頻等方面發揮其優勢，提高火電企業的競争能力，為企業增收節支帶來巨大收益。

5、提高劣質煤的摻燒量，靈活應對全天快速變負荷的要求，為企業扭虧增盈、提質增效提供有力保障，進而提升企業的市場競争能力。

6、原煤倉進行靈活性分倉改造具有改造成本低，以當前市場計算,20.9MJ的高熱值煤價為1000元/t,15.9MJ的低熱值煤價為600元/t,每台給煤機出力50t/h,以各帶一半負荷計,年内運行小時按5000h,全年低熱值煤占比50%,分倉運行的投入率按40%考慮,年收益為：(50t/h-25t/h)×5000h×(1000元/t-600元/t)×50%*40%=1000萬元。

四、結論

在目前大部分火電企業經營效益下降，煤價持續上漲的情況下，摻燒低熱值煤是一個提升企業經營效益的有效手段。原煤倉進行靈活性分倉改造，具有改造成本低、施工及改動工程量小、安全可靠、運行方式靈活等優點，是降低企業經營成本、提高企業經營狀況，滿足電網深度調峰要求的有效手段。可在行業内全面推廣，是降低企業經營成本，提高企業經營狀況的有效途徑。除在電站鍋爐推廣應用外，在其它行業有使用摻配煤并采用原煤倉儲存化石類燃料的行業均可應用。

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