火力发电厂多煤种掺配优化方案.pdf

第 3 7卷 第 6期 2 0 1 5年 6月 华 电技 术 Hu a di a n Te c h n o l o g y Vo l _ 3 7 No ． 6 J u n ． 2 0 1 5 火 力发 电厂 多煤 种掺 配优 化方案 侯德安， 王伟 ， 蒋蓬勃 华电国际技术服务中心， 济南2 5 0 0 1 4 摘要 随着市场煤源的不断变化， 为将多煤种按最佳比例进行配购， 使其量、 质指标能够满足锅炉设计指标要求并降低 综合煤价 ， 提出了动力配煤煤质计算模型， 按此模型对某电厂 4锅炉进行了燃煤掺配试验 ， 既保证了机组运行煤质参数 又降低了综合煤价。 关键词 煤种； 掺配； 煤价 ； 指标 中图分类号 T K 2 2 7 ． 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 4～1 9 5 1 2 0 1 5 0 6 0 0 4 30 2 1 设 备概况 某 电厂 4锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的 超临界直流锅 炉 ， 型号 为 S G一2 1 0 2 ／ 2 5 ． 4一M9 5 4 。 锅炉采用摆动式燃烧器 ， 四角布置 、 切向燃烧 ， 正压 直吹式制粉系统 ， 单炉膛 、 兀型露天布置 ， 全钢架 悬 吊结构 、 平衡通风 ， 固态排渣 。锅炉燃烧系统采用 6 台 MG S 3 8 5 4型双进双出球磨机直吹式系统 ， 燃烧器 采用垂直方 向浓淡分级燃烧 ， 在燃烧器每根煤粉管 道进 口处装设 1 个煤粉浓淡分离装置 ， 将分离后的 浓煤粉送入炉膛下部燃烧器 ， 淡煤粉送入炉膛上部 燃烧器 。主风箱下部布置 6层浓煤 粉喷嘴 ， 上部布 置 6层淡煤粉喷嘴 ， 分离燃尽风 S O F A 风箱布置有 6层 S O F A喷嘴。锅炉风烟 系统 由一次 风系统、 二 次风系统和对流烟道组成。对称布置 2台送风机 、 2 台引风机 、 2台一次风机和 2台三分仓空气预热器 。 煤质参数见表 1 。 2 动力配煤基本 要求 动力配煤是根据 电厂生产及环保要求 ， 通过科 学计算或燃烧试验获得掺配 比例 ， 把多种不 同品质 的动力煤均匀地混合在一起 ， 形成一种新 的动力煤 。 选择相近的煤种进行掺配 ， 尽量不跨煤种掺配。配 煤原则 1 配煤煤质使燃煤锅炉达到最佳燃烧工 况 效率 ； 2 选用煤种适应煤炭市场变化 价 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 环保 。注 意掌 握各煤种及 其混煤的特性与设计煤质的差异， 如灰熔特性、 等效 挥发分等 。配煤的 目的是通过掺配煤提高煤 的灰熔 点 、 减缓结渣 ， 混煤 的灰熔点有时 比 2种单煤都低 ， 有 时比2种单煤都高。 收稿日期 2 0 1 4 0 7 0 7 ； 修回日期 2 0 1 5 0 4 0 7 表 1 煤质参数 2种煤混烧时其挥发分 的析 出是非同步的， 混 煤挥发分初析温度与混煤 中性 能较优 的那种 煤相 近； 混合后的挥发分实测值与计算值相差不大， 但挥 发分含量相差较 大的煤种 如无烟煤与烟煤 混合 后 ， 其燃烧特性 包括着火 和燃 尽 应考虑 “ 等效挥 发分” 。如 2种原料 煤 的干燥无 灰基挥 发分相 差 1 5 ． 0 ％以上 ， 应该进行燃烧试验 。 目前 ， 各电厂掺配主要采取的措施是 在将入厂 煤干燥无灰基挥发分、 干燥基硫分 、 干燥基灰分和收 到基低位发热量控制在适 当范围内的前提下 ， 计算 各种动力煤掺配质量百分数及最优配煤价格 。 3 动力配煤煤质计算模型 以收到基数据进行配煤时， 按下式计算动力配 煤 的理论值 X X ．1 o1 Xa r，2 口 2 ⋯ Xa r ， 0 ， 1 4 4 华 电技 术 第 3 7卷 式 中 X 为 n种原料煤 的收到基挥发分 、 收到基 硫 、 收到基灰分或收到基低位发热量 ； 口 为 ／ 7, 种原料 煤 的收到基配煤质量分数。 以干燥基数据进行配煤时 ， 按下式计算动力配 煤的理论值 Xd[ X d ． 1 a 1 1 0 0一M r _ 1 Xd ．2 a 2 1 0 0一 r ． 2 ⋯ Xd ． n a 1 0 0一M ] ／ [ a 1 1 0 0一 r _ 1 a 2 1 0 0一M ．2⋯ a 1 0 0一 ]， 2 式中 X 为 n种原料煤 的干燥基挥发分、 干燥基硫 分 、 干燥基灰分或干燥基高位发热量 ； 为 ／ 7, 种料 煤的收到基水分。 煤质数据为干燥无灰基挥发分时 ， 按下式计算 动力配煤产品的干燥无灰基挥发分 a f[ a f ． 1 a 1 1 0 0一A ．1 一A ，1 ／ d a 2 1 0 0一M r ． 2一A 2 ⋯ ， a 1 0 0一 ． 一 ． ] ／ [ a l 1 0 0一M ． 1一A ．1 a 2 1 0 0一 ．2一A ． 2 ⋯ a 1 0 0一M ． 一 ． ]， 3 式中 为 种原料煤的干燥无灰基挥发分 ； A 为 几种原料煤的收到基灰分 。 4 动 力配煤优 化方案 目前各电厂机组动力煤掺配过程为 生产调度 人员根据 日负荷计 划和机组实际情况 ， 对燃料运行 人员提出人炉煤质具体要求 ， 燃料运行人员根据 当 班来煤和煤场存煤情况进行掺配 ， 多考虑满足机组 安全、 稳定运行的要求 ， 因此存在入炉煤最优成本优 化的空间。 动力配煤优化 目标为 将多煤种按最佳 比例进 行配购 ， 使其量、 质指标 能够满足锅 炉设 计指标要 求 ， 同时降低综合煤价 ， 根据该 目标建立线性规划标 准模型 。 设锅炉运行 工况要求的煤质参数为约束条 件 S ． t ． ， 掺配人炉综合煤价最低为 目标 函数 ． ， ， 建立优 化方案线性规划模型 mi n J C 1 l C 2 2C3 3 ⋯ C ， l Ⅱ 恕⋯ ≤ 或 或 ≥ 6 1 ⋯ ≤ 或 或 ≥ 6 2 q q ⋯ q ％≤ 或 或≥ ’ 4 X 1 ⋯ ％ ． 1 蕾I0 i1， 2， 3， ⋯ ， n 式中 C 为各批煤 到厂价 a m n为可用 煤种成分含 量 ； 6 为 目标值 ； 为优化 比例。 设某电厂配煤要求人炉煤煤质符合机组设计燃 烧指标， 采用 A ， B ， c 3批煤进行掺配， 单 日计划取 煤量6 0 0 0 t ， 存煤数据及约束条件见表 2 。 表 2 某 电厂存煤数据及约束条件 将上述参数代入模型得 mi n J 8 3 0 x l8 7 0 x 28 4 0 x 3 ， 1 1 ≤ 2 5x 1 1 2x 2 1 3 x 3≤ 1 7 1 ． 5 1 1 ． 0 2 1 ．8 x 3≤ 1 ． 4 1 7 ≤ 1 6x 1 21 x 2 1 9 x 3 ≤ 21 。 1 2 3 1 ≥O i1 ， 2 ， 3 经计算， 目标函数的最优解为 A批煤种优化取 煤 2 0 0 0t ， 占计划 总取煤量的 3 3 ． 3 3 ％ ； B批煤种优 化取煤 2 2 5 0 t ， 占计划总取煤 量的 3 7 ． 5 0 ％ ； C批煤 种优化取煤 1 7 5 0t ， 占计划总取煤量 的 2 9 ． 1 7 ％ 。3 批煤 种 掺 配 后 混煤 的硫 分 为 1 ． 4 0 ％ ， 挥 发 分 为 1 6 ． 6 3 ％， 低位发热量为 1 8 ． 7 5 MJ ／ k g ， 掺配后优化配 煤价格为 8 4 7 ． 9 2 t 。 但 目前市场煤价格相对较低 ， 且受储煤场及掺 配设备限制 ， 各单位大多采用少煤种简单掺配方法。 将 3批煤种按 1 1 1的 比例 各 2 0 0 0 t 进行掺 配， 修正后掺配试验结果为 硫分为 1 ． 4 3 ％， 挥发分 为 1 6 ． 6 7 ％ ， 低位 发热量为 1 8 ． 6 7 MJ ／ k g ， 掺配后优 化配煤价格为 8 4 6 ． 6 7元／ t 。 5 结论 1 计算结果表明， 规划模型最优解既能使不 同煤种的混合煤质成分满足约束条件 机组运行煤 质参数 ， 又能使 目标 函数 掺配入炉综合煤价 最 优 ， 满足动力配煤要求 。 2 修正后 的掺配试验结果 表明 ， 应适 当选择 混合煤质成分 ， 以满足约束条件 ， 避免实际生产 中由 于操作不准确等引起的 目标 函数偏差 。 3 应根据企业 自身实际情况 ， 下转第4 7页 第 6期 董瑞信 ， 等 智能吹灰优化 系统在 1 0 3 9 MW 机组中的应用 4 7 5 试运行数 据处理及分析 5 ． 1 数据处理方式 对 比分析试运行期 间 按 吹灰优化方案 吹灰 及试运行前 按优化前吹灰方式 吹灰 机组平均参 数 ， 系统分析 数据全部来源 于 ms数据库 ， 为现场 测量元件的实测值 。取全天 2 4 h的数值 ， 每 1 0 s 取 值 1次 ， 每天共计 8 6 4 0条。 数据处理方式 除机组功率 和环境温度外 ， 同一 参数采用多测点的负荷 加权平均值 ， 以消除负荷对 参数的影响。以主蒸汽温度为例 ， 平均值 按下式 进行计算 ∑t i P 一 0 t l_一 ， 1 ∑P J● 一 ll 式中 i 为第 i 条记录数据 ； 为记录的总数 ； 为第 i 条记录的主蒸汽温度 ； 为第 i 条记 录的负荷 。 空预器出口排烟温度由于受进 口风温及暖风器 的影响 ， 根据 G B 1 0 1 8 4 --1 9 8 8 电站锅炉性能试验 规程 中的规定进行处理 。 5 ． 2数据 分 析 1锅炉试运行前 、 后 1 2 d平均参数对 比见表 1 。 表 1 1锅炉试运行前 、 后 1 2 d平均参数对 比 项目 试运行前试运行后 差值 项目 试运行前试运行后 差值 负荷／ MW 8 3 1 ． 7 5 8 3 9 ． 1 1 7 ． 3 6 空预器 B排烟温度 修正排 1 0 5 ． 4 5 1 1 1 ． 2 1 5 ． 7 6 主蒸汽温度／ o C 5 9 5 ． 4 6 5 9 7 ． 4 1 1 ． 9 5 烟温度 ／ o c 1 1 5 ． 4 0 1 1 3 ． 9 8 一1 ． 4 2 再热蒸汽温度／ C 5 9 8 ． 8 O 6 0 0 ． 4 9 1 ． 6 9 空预器平均排烟温度 修正 1 0 4 ． 7 1 1 1 0 ． 4 7 5 ． 7 6 主减温水流量／ t h 9 5 ． 7 7 8 2 ． 7 8 1 2 ． 9 9 排烟温度 ／ ℃ 1 1 5 ． 0 6 1 1 3 ． 2 5 一1 ． 8 1 再热减温水流量／ t h 0 ． 2 0 1 ． 5 6 1 ． 3 6 一次风入 口风温／ ℃ 5 ． O 4 1 6 ． 1 4 1 1 ． 1 0 空预器 A排烟温度 修正排 1 0 3 ． 9 7 1 0 9 ． 7 2 5 ． 7 5 每天吹灰／ 支 次 9 1 ． 9 2 5 5 ． 3 3 3 6 ． 5 9 烟温度 ／ ℃ 1 1 4 ． 7 3 1 1 2 ． 5 2 一 2 ． 2 1 吹灰统计时长／ mi n 6 2 1 ． 3 3 6 7 6 ． 0 8 5 4 ． 7 5 由表 1可以看 出 主蒸汽温度和再热蒸汽温度 都相应提高， 主减温水流量降低 ， 再热蒸汽减温水流 量有所增加， 修正后排烟温度降低 1 ． 8 1 oC， 每天吹 灰减少 3 6 ． 5 9 支 次。 6 结论 1 经过试验和试运行 观察 ， 系统稳定 ， 建立的 物理链接通道和软件监测报警模型可行。 2 根据监 测报警模型和试 运行情况 ， 该 吹灰 优化方案对吹灰时机 的整体选择较为恰当 ， 受热面 换热效果 良好 ， 主蒸 汽和再热蒸汽 的平均温度有所 提高 ， 主减温水量减少 ， 排烟温度有所降低 ， 机组整 体运行参数得到优化。 3 吹灰器 投运次数 明显减 少 ， 对受 热面的吹 损相应减轻 ， 有利于锅炉受热面 的保护。 4 吹灰优化方案针对性强 、 操作方便 ， 克服 了 超超临界机组锅炉 吹灰 的盲 目性 ， 避免 了受热面 的 过度吹扫及吹扫不足， 减少了吹灰蒸汽损耗 。 参考文献 [ 1 ] 朱予东， 闫维平， 高正阳， 等． 6 0 0M W 机组锅炉对流受热 面污染状况 实验 与吹灰优 化 [ J ] ． 动力工程， 2 0 0 5 ， 2 5 2 1 9 62 0 0 ． [ 2 ] 李洪涛， 董瑞信 ， 冷成 岗， 等． 1 0 0 0 MW超超临界机组锅 炉优化吹灰试验研究[ J ] ． 电力建设， 2 0 1 1 ， 3 2 3 1 0 2 1 07． [ 3 ] 陆继东， 刘定坡， 刘刚， 等． 电站锅炉优化吹灰模糊模型 的研究[ J ] ． 华 中科技大学学报 自然科学版， 2 0 0 5 ， 3 3 6 3 53 7 ． 本文责编 刘芳 作者简介 董瑞信 1 9 6 5 一 ， 男， 山东济南人 ， 高级工程师， 从事机 电产品的研发试制工作 E - m a i l d r x h a 1 2 6 ． c o rn 。 ● ● ● ● ● ●0● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ‘0● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●0● ● ● ● ● ● ●0●● ● ● ● ● ● 上接第 4 4页 对动力煤掺配优化方案进行合理修 正 ， 为企业营运提供真实、 有效的参考依据。 参考文献 [ 1 ] G B 2 5 9 6 0 --2 0 1 0动力配煤规范[ s ] ． [ 2 ] 曹长武． 火电厂煤质监督与检测技术 [ M] ． 北京 中国标 准 出版社 ， 2 0 1 0 ． 本文责编 刘芳 作者简介 侯德安 1 9 6 7 一 ， 男 ， 山东潍坊人 ， 高级工程师， 从事电 厂节能环保技术管理方面 的工作 E m a i l h o u d e a n s o h u ． t o m 。