火电厂煤种的混配

火电厂煤种的混配

配煤，就是燃料生产流通部门根据用户对煤质的要求，将若干种不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配加工而成的混合煤，它虽然具有掺配单煤的某些特征，但其综合性能已有所改变，实际上是人为加工而成的一个新的“煤种”。动力配煤的基本原理就是利用各种煤在性质上的差异，相互“取长补短”，发挥各掺配煤种的优点，最终使配出的混合煤在综合性能上达到“最佳性能状态”以满足用户的要求。火电厂煤种的混配就是在燃煤电厂输煤系统中，利用某些手段，使混配出的混煤性能能够满足锅炉设计要求。

一、配煤的意义

动力配煤技术作为较成熟易行的煤炭燃前加工技术之一，以其投资抵、效果显著而成为能够尽快投入使用的洁净煤技术之一。它能够在煤炭入炉前，提高煤炭的品质。其意义在于：

⑴人们可以对煤炭的燃烧行为加以预测及控制，使原来低品质的劣质燃煤变成优质燃煤，是原来高污染、高硫排放的煤不经任何添加剂，仅仅通过配煤就可以变成低污染、低硫排放的煤。在动力配煤的配制过程中，也可以通过添加适当的高温固硫添加剂，从而大大减少燃用配煤所产生的二氧化硫排放量；同时，由于燃烧效率的提高，排放烟气中的未

燃烬粉尘及其他有害成分也能够相应减少，减轻了环境污染，并可使企业免支或少支二氧化硫排放费。

⑵使原来易结渣的煤变成不易结渣的煤，降低锅炉事故率；同时提高锅炉效率，节约大量煤炭。我国燃煤锅炉热效率之所以低，最主要的原因是实际燃用的煤炭与锅炉设计使用的煤炭不一致，各种煤种之间燃烧性能相差甚远，煤质与炉型严重脱节。特别是近几十年以来，随着国家煤炭政策的逐步开放，这种现象越来越严重。过去一直采用的是以“炉改”去适应煤炭，很多新锅炉刚安装完毕就得改造，国家每年需要投入大量资金对易结渣、超温、磨损等问题锅炉进行改造。当然改炉可以使炉型适应煤质，效果也相当明显，但“削足适履”，锅炉仍然不能适应煤种新的变化。生产和使用动力配煤，以煤适炉，将多品种煤混合配臵成接近锅炉设计煤质，然后送入锅炉中燃烧，既可以节约大量改炉费用，又可以提高锅炉效率，节约大量煤炭。

⑶提高劣质煤的利用率，充分利用当地煤炭资源。长期以来，国家有关政策一直鼓励企业燃用当地煤。但由于很多地方煤炭资源的质量较差，属于劣质煤，企业使用的积极性不高。动力配煤的推广使用可以有效的改变这种情况，它能够使用户经过配煤得到质量稳定的煤炭，改善着火稳定性，提高燃烧效率。同时又减少流通运输费用，是煤炭得到合理利用，提高流通效益。

⑷随着供用电矛盾的缓解，电网调峰任务日趋繁重，大量机组较长时间在低负荷下运行。为了保证锅炉低负荷燃烧稳定，也需要进行煤种的混配。

⑸燃料费用占火电厂成本的比重高达70%左右，随着市场经济的深化改革，煤炭市场的开放，电厂在保证安全、经济运行的基础上，可以同时选择几个品种煤掺配燃烧，以降低燃料费用。

二、混配的约束条件

为了保证锅炉的安全性、经济性的需要，对混配煤的煤质提出一定的约束条件。假设有n种煤，各煤的配比分别为χ1、χ2、χ3、…、χn,则首先应满足下列两个约束条件。

χ1+χ2+χ3+…+χn=1

χ1≥0,χ2≥0,χ3≥0,…,χn≥0

其他约束条件根据需要从以下几项煤质指标中选择。 1、挥发分

挥发分含量越高的煤，着火性能越好，燃烧稳定，飞灰可燃物越少；对于挥发分很少的无烟煤，焦炭很难燃尽，飞灰可燃物含量高，机械不完全燃烧热损失大。挥发分是评价配煤的首要条件，是衡量燃煤着火难易程度的重要指标；挥发分对着火温度、着火速度都有明显的影响。入炉煤挥发分变化太大时，空气过剩系数、热风温度、煤粉细度都要发生相应变化，给燃烧调整带来很大不便。对于一台煤粉炉，其

挥发分的适应范围很窄，挥发分不能小于某个下限值Vdaf,min,以维持低负荷燃烧的稳定性和经济性；挥发分也不能高于某个上限值Vdaf,max，以防止燃烧器喷口烧坏或引起其他事故。

因此混配煤时，挥发分有两个约束条件，即 χ1V1+χ2V2+χ3V3+…+χnVn≥Vdaf,min

χ1V1+χ2V2+χ3V3+…+χnVn≤Vdaf,max

2、发热量

发热量，是表征煤质的综合性指标，是燃煤的最重要的性能指标。发热量低，锅炉燃烧不稳，机械不完全燃烧和排烟热损失增大，磨煤机电耗增大，因此发热量有个最低限值Qnet,armin。

χ1Qnet,ar1+χ2Qnet,ar2+χ3Qnet,ar3+…+χnQnet,arn≥Qnet,armin

3、灰分

煤中灰分含量增加，火焰传播速度减缓，着火推迟，燃烧稳定性差；灰分含量增加，也会使焦炭燃尽程度变差，灰渣物理热损失增加；灰分含量增加，还会引起受热面污染和磨损增加，因此灰分有个最高限制Aarmax。

χ1Aar1+χ2Aar2+χ3Aar3+…+χnAarn≤Aarmax 4、水分

水分增加，煤的热量还有一部分将消耗在水分的蒸发和过热上，是炉膛燃烧温度水平降低，导致燃烧稳定性变差，减少煤粉的燃尽程度；水分增加还会引起输煤设备堵塞，因

此水分就有个最高限值Marmax。

χ1Mar1+χ2Mar2+χ3Mar3+…+χnMarn≤Marmax 5、硫分

煤中硫分虽然是可燃物，但是硫份含量过高，会引起空气预热器腐蚀和堵灰同时还会引起环境污染恶化，因此硫份有个最高限值Sarmax。

χ1Sar1+χ2Sar2+χ3Sar3+…+χnSarn≤Sarmax 6、灰熔点

灰熔点是煤质是否容易结渣的指标，对锅炉的安全经济运行有重大的影响；特别要注意的是，混煤灰熔点不是单煤指标的简单线性函数关系，混煤的结果有可能使灰熔点降低很多，这一点在配煤时必须充分考虑。

三、混配比例

对于多煤种混合，首先查看含硫份、水分、挥发分、灰分和热量，这几种指标哪几项偏离设计值太大，哪项指标是我们混配后需要满足要求的，例如我们主要关心挥发分、灰分，此时应采取下列步骤计算。

列出混配后指标方程式，即

χ1V1+χ2V2+χ3V3+…+χnVn=V设计值

χ1A1+χ2A2+χ3A3+…+χnAn=A设计值 χ1M1+χ2M2+χ3M3+…+χnMn=M设计值 χ1S1+χ2S2+χ3S3+…+χnSn=S设计值

两煤种需按1:3混配，则预先分别调节好甲、乙两煤斗挡板开度，使其皮带输煤量为1:3，以达到预定的配煤比，也是目前常见的方法之一。

⑸自动配煤。国外已推广一种自动配煤系统（如CBAS系统），国内许多单位也开发了此类系统。自动配煤系统主要由计量料斗、煤质在线检测装臵、电气控制和若干输煤皮带组成。在配煤过程中，可依据煤质在线检测装臵测量的煤质参数调节料斗给煤速度，已达到预先选定的煤质要求，该系统配煤均匀性好，配煤质量高。

五、配煤试验的研究结论

1、中国电力科技研究院曾对华东地区常用的10个煤种按3种煤种组分以不同比例配臵后的混煤，进行了挥发分、发热量、着火特性、燃烧特性、结渣特性及污染物排放特性进行了系统的试验研究。他们分别对试验煤种及三组分混煤进行工业分析和发热量测定，然后用单煤种挥发分、发热量分析数据按混煤的掺混比例计算出其加权平均挥发分V'ad和发热量Q'net，ad,做出实测值与计算值的关系曲线，发现实测值与计算值虽有一定差异，但具有良好的线性关系，经回归计算，其线性关系式为

Vad=1.0899V'ad-3.10 Qnet，ad=0.9460Q'net，ad+2166

式中 Vad--混煤实测的空气干燥基挥发分 ，%；

Qnet，ad--混煤实测的空气干燥基低位发热量，kJ/kg; V'ad--混煤计算的空气干燥基挥发分，%；

Q'net，ad--混煤计算的的空气干燥基低位发热量，kJ/kg。 ⑴挥发分。试验表明混煤的实际挥发分小于按单煤种加权平均计算的挥发分。挥发分低的煤种比例越大，混煤的实际挥发分减少越多，也就是说，配煤不当会使混煤实际的挥发分部分的减少，造成着火困难，燃烧不稳定。

⑵发热量。不同煤质按各种比例混合后，实测空气干燥基低位发热量要比按加权平均计算的发热量大一些，其增加的值随发热量的降低而增大。在相同的燃烧情况下，可以提高燃尽度，所以配煤具有节能的效果。

⑶着火特性。煤的固定碳与挥发份的比值称为燃料比，它是判断煤的燃烧性能的指标，燃料比越小，说明煤的固定碳含量越低，煤的着火越容易，燃烧性能越好。一般认为燃料比（FC/Vad）< 4.0时，煤的着火性能越好，易燃；（FC/Vad）< 9.0时难燃；4≤（FC/Vad）≤ 9时煤的着火和燃尽度属于中等。

着火性能与燃料比有直接的关系，混煤的着火温度ti与燃料比的回归关系为

ti=33.24×（FC/Vad）+439.7℃

组分煤种的燃料比小且比例接近时，则混煤的着火较为容易；组分煤种的燃料比大的煤种掺量过多，则混煤对着火

不利。

⑷混煤SO2排放特性。实验证明混煤中实测硫含量与惨配单煤硫分加权平均计算的硫分具有较好的相关性，通过在高硫煤中掺配低硫煤，能降低SO2的排放量。

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