火電機組燃料智能化配煤摻燒探索和實踐-貴州乐鱼官网

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摘要：燃料成本占火電機組成本的70%以上，如何有效地控製燃煤成本是提高火電企業核心競爭力的關鍵因素。本文探討火電機組燃料智能化配煤摻燒係統的建設要點，實踐成果分析。作者以工作單位為例，對於火電企業燃料智能化配煤摻燒建設具有普遍意義。

引言

在能源行業“清潔低碳”發展和電力市場化改革的大背景下，火電企業麵臨的外部環境日益複雜，受環保、電源結構改革等政策影響，火力發電量市場占有比重呈逐年下降態勢，火電企業的規模發展優勢逐步喪失。通過推進智慧電廠建設，借助信息技術手段和智慧化管理方法實現智能配煤摻燒，成為火電企業精細高質量發展的必由之路。

國信揚電公司基於多年的火電管理經驗和曆史數據積累，根據不同煤種的價格、特性以及粉煤灰等輔助產品的差異，通過大數據分析，提出最優的摻燒方案，實現綜合成本最低。同時，為電量營銷和全年運方設計提供基礎支持。

1、問題分析

目前，國信揚電公司雖然也進行的經濟煤種摻燒，但是，由於缺乏明確的經濟性計算數據和最優化摻燒方案模型，在煤種、煤價、機組運方發生變化的時候，不能及時根據外界條件進行改變，影響機組的經濟性。

在煤價不斷上漲的情況下，造成了來煤結構的複雜化，對人員、設備以及管理上提出了新的要求。因此必須加強煤場管理力度，認真研究配煤摻燒技術，確保達到適合鍋爐燃燒煤種的要求，同時滿足機組高負荷運行和鍋爐低負荷穩燃的需求。此外，公司的電量營銷以及經營計劃的安排，都需要一個明確的成本數據支撐，摻燒模型通過經驗數據和理論計算相結合，計算出一個最優成本的煤種摻配方式，為這些工作提供支持。

同時在硬件方麵也要提高，我廠原煤一般露天存放，容易吸收水分，出現“黏煤”現象，煤質下降和摻燒劣質煤的情況下，也會出現這種情況。向原煤倉添加“黏煤”，在煤倉下端容易出現堵煤現象。嚴重影響煤場周轉，設備的正常運行，給機組安全、經濟運行帶來較大隱患。

2、摻配優化目標

根據煤場不同煤種的價格、煤質、燃燒特性以及副產品銷售價格等，提出最優的摻燒方案及采購方案，實現發電綜合成本最低、綜合利潤最大。

2.1 精細化煤場管理

燃煤摻燒的前提是有一個完善的煤場數據中心，通過煤場精細化管理掌握最新的煤場存煤詳情，為配煤摻燒提供數據支撐。

2.2 優化摻配方案

在確保鍋爐安全運行的前提條件下提供最經濟的加倉方案，這就要求乐鱼官网通過不斷地進行摻燒試驗總結出不同摻配比下對機組經濟性的影響。

2.3 粉煤灰等輔助生產品的影響

在考慮最低煤耗的同時還要考慮粉煤灰等輔助生產品帶來的影響，當市場上灰價達到一定價位後，摻燒方式就應該向高灰煤進行傾斜，因此，灰價的高低影響印尼煤（低灰份、低熱值）的摻燒比率。

2.4 解決劣質煤摻燒堵煤問題

為確保電廠給煤係統的正常運行，提高機組安全運行可靠性，本次原煤倉防堵裝置改造通過截取原煤倉下端部分，替代以旋轉活動式圓錐形倉體來打破原煤倉原煤結拱造成的物料平衡狀態，瓦解了堵煤的基礎因素，避免堵煤、斷煤情況的發生。同時，結合給煤機運行及煤流信號實現清堵裝置自動、遠程手動、就地手動多種運行方式。

3、建設方案

3.1 建立大燃料數據中心

從源頭獲取實時動態數據，整合燃料運行、物資采購、製樣化驗等與燃料相關數據統一建立大燃料數據中心，通過煤場庫存管理模型的建立，對我廠煤場庫存、堆放、加倉和管理進行精細化管理，減少煤場熱值損失，為發電部提供煤質動態信息。

3.2 分析影響摻燒的因素

由於鍋爐燃燒的複雜多樣性，乐鱼官网需要考慮很多影響因素，如：煤價、熱值、灰份、硫份、副產品價格（粉煤灰、石膏）、煤場結構、機組性能、機組運行方式等。

3.3 建立最優摻配模型

模型采用分機組、分煤種、分磨組層次的設計方式，先進行大戰略計算、再進行具體機組到磨組的計算方式。摻燒模型按照給定的機組安全邊際條件，根據機組的不同負荷率以及磨組運行方式進行迭代計算，入爐煤種按照最多六種。磨組運行方式主要為四至六台磨組運行，底層和最上層磨組不進行印尼煤摻燒，機組運行的標準煤耗根據曆史數據按月統計，代入成本計算。

對於單台磨組，目前公司的摻配比例隻能是1:1的方式，所以，各種摻配煤種的入爐比例，相對來說就比較少了，在此基礎上迭代計算各種可能的比例，配合代入灰和石膏的價格，計算出各種比例下的綜合成本，得出最優的摻配比例。

本模塊根據公司機組具體情況進行計算分析，如表1：

表1：機組摻燒原則

具體加倉計算方式如下：

成分=所有煤種成分×各自百分比

水分>15%時，每增加1%，煤耗增加0.6g/kWh

灰份>15%時，每增加1%，煤耗增加0.187g/kWh

硫份>0.8%時，煤耗增加0.6g/kWh

煤耗=標準煤耗+由於入爐煤煤質偏差（水份、灰份、硫份）造成的煤耗變化

原煤耗=煤耗×7000/熱值

煤價=所有煤種價格×百分比

原煤價=原煤耗×煤價/1000000

總灰量=灰份×原煤耗×0.9/100

總灰價=灰量×灰價/1000000

石灰價=硫份/100/30×100/0.9×*0.99×石灰價/1000000

石膏價=硫份/100×0.99/32×172/0.92×石膏價/1000000

總成本=原煤價-總灰價+石灰價-石膏價

通過計算得到的最優摻燒成本為發電部提供加倉決策。

3.4解決劣質煤摻燒堵煤問題

原煤倉智能一體化清堵裝置改造針對實際運行中容易堵煤的三個部位進行整體改造，確保各工況下磨煤機進煤通暢。

第一部分：給煤機進口閘板門上部堵煤點，采用旋轉煤倉加裝刮刀的方式。

第二部分：給煤機進口閘板門下部堵煤點，采用“不鏽鋼落料管+振動氣錘”的方式，並對不鏽鋼落料管與給煤機皮帶之間擴大落料高度，改變煤流曲率防止煤流衝刷給煤機出口落料管，有利於減少第三部分堵煤概率。

第三部分：給煤機出口閘板門上部堵煤點，更換已磨損部位的一半天方地圓，閘板門上下各加一隻振動氣錘。

圖1此次清堵改造的各部位圖示

4、建設成果

4.1 智能摻燒係統

摻燒分析是用設定的煤種進行分析，模型中的標準煤耗采用曆史統計煤耗，影響煤耗的各因素，可能存在少許誤差，大致數值是正確的。單磨的摻配比例按照1:1，便於實際摻配。經過使用幾種常用煤種進行迭代計算分析，發現印尼煤不是摻燒的越多越經濟，而是和相關因素有關係：

（1）印尼煤和常規煤以及高灰高硫煤的差價，當差價達到一定值的情況下，摻燒才有經濟性。

（2）根據煤炭庫存模塊信息指導摻燒，分析煤場煤種信息，熱值損失是否在突變期。

（3）灰等輔助產品的價格，當市場上灰價達到一定價位後，摻燒方式就應該向高灰高硫煤進行傾斜了，灰價的高低影響印尼煤的摻燒比率。

（4）在煤價低灰價高的行情下，摻燒的最低成本可以到0.195左右，能為爭取市場替代電量提供數據支撐。

下麵展示一下乐鱼官网的摻燒軟件的詳細功能：

圖2摻燒展示頁麵

通過乐鱼官网的摻燒模塊的加倉決策選擇，會自動生成推薦方案，根據需求可以直接對每台機組A、B、C、D、E、F磨的煤種選擇修改。後台實時計算，並在圖中左下角的“摻燒方案”與右上角的“經濟性指標”中實時顯示。

圖1右側可以對所選機組進行規則設置。可以根據需求對磨組的“熱值上限、熱值下限、硫份上限、灰份上限、灰熔點上限、超灰熔點倉數上限、印尼煤摻配煤種水份上限”或單個磨組的“熱值上限、熱值下限、硫分上限、灰份上限、揮發份上限、揮發份下限”進行修改，並根據實際情況在右下角設置“可用煤種”的“最大加倉數”及其相應的“單/摻燒設定”規則。

通過摻燒規則的設置，規則會在後台更新，並與數據庫中的煤種信息及其限製條件一起，執行最優計算，並將結果存入數據庫中，生成推薦方案。方案修改確認完畢後，最終的加倉決策交由燃料程控進行加倉。

圖3摻燒入爐綜合指標

4.2 智能一體化清堵裝置

我公司於2018年12月，在#4C原煤倉實施了新增原煤倉防堵裝置改造，2020年7月，在#2F原煤倉實施了新增原煤倉防堵裝置改造。2020年10月，在#4F原煤倉實施了新增原煤倉防堵裝置改造，該項技術得到了成功的推廣使用，有效解決了潮煤造成原煤倉堵煤問題，提高了機組運行的可靠性，也為加倉方式的靈活性創造了條件。

5、建設成效

5.1 智能摻燒係統

煤炭摻燒模塊實現將以往難以量化的煤炭損耗成本與副產品銷售收入等因素納入計算，結合經驗數據與理論，提出成本最優的煤炭摻燒方案，並給出綜合成本，有效的指導電量營銷工作，並為公司創造可觀的利潤。對比係統智能化摻燒和人工經驗摻燒，綜合供電成本平均降低約0.0013元/千瓦時，按全年100億電量測算，年度收益約1300萬元。

5.2 智能一體化清堵裝置

（1）防堵效果顯著，提高磨煤機安全穩定運行水平

實施本項改造後，4C、2F、4F原煤倉清堵裝置運行穩定，在日常運行中，清堵效果明顯，有效保障磨組和機組安全穩定運行。

（2）提高了潮粘劣質煤的摻燒量

本次改造為一、二期加裝3台原煤倉防堵裝置，目前經濟煤種與高質量煤種價差約60元/噸，每台磨給煤量按30噸/小時計，改造完後，增加經濟煤種摻配率按60%計。每年每台防堵裝置可產生效益約428萬元。

（3）人工敲倉，清倉次數極少，維護量大大下降，有效降低敲倉人工成本和安全風險。

（4）避免了人工掏倉清堵造成的給煤機平台汙染，現場安全文明生產狀況明顯改善。

6、下一步計劃

6.1 實現煤場摻配煤

新增摻配轉運係統，實現任意2台鬥輪機取用不同煤種，通過新增的摻配轉運係統在煤場摻配，加倉時直接取用。實現

（1）解決煤炭進倉混合不均勻的情況；

（2）減少潮黏煤造成的係統堵煤；

（3）有利於控製加倉煤種的熱值、灰份、硫份；

（4）為今後泥煤、垃圾燃料等摻配加倉做好準備；

（5）運行單路加倉流程增加設備維護時間，提高設備可靠性；減少輸煤電耗增加經濟效益。

6.2 貫通加倉正常化

為保障機組的燃煤需求，使4台機組的用煤不再局限於本期煤場，提升機組運行的安全性、經濟性，根據現有貫通設施情況，進行改造，實現係統流程互聯互通。

7、結論

依托智慧電廠技術實現的最優摻燒和智能一體化清堵裝置實現燃料管理的科學計劃、合理存儲、精細使用、降低煤耗等目標。在實現煤場摻配煤後，將在硬件上進一步滿足摻配煤的各項需求，為機組安全經濟運行提供更加堅實的保障，使企業管理始終處於領先水平，企業核心競爭力得到提升。