电厂燃用混煤的技术经济探讨
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摘要：为降低发电成本，拓宽煤炭供应渠道，国内各燃煤发电厂相继开展了锅炉非设计煤种的掺烧试验研究。首先介绍了电厂锅炉混煤掺烧常见的三种方式，分析了这三种混煤掺烧方法的优缺点，然后介绍了国内电厂掺烧烟煤、褐煤、无烟煤的情况;分析了目前电厂锅炉掺烧烟煤、褐煤、无烟煤时所存在的问题，并提出了一些切实有效的技术措施;最后分析了混煤燃烧对锅炉运行的影响，指出需要对燃烧混煤时锅炉性能的变化、掺烧经济性等问题做深入研究。
关键词：电厂燃用;混煤技术
1. 电厂锅炉混煤燃烧的方式
1.1炉前掺配，炉内混烧
这种方式是不同种类的原煤在送入磨煤机之前，通过输送皮带等方式按照需要的比例进行相互掺混，并保证掺混均匀，然后一同进入磨煤机磨制成粉，再送入炉膛内燃烧。这种掺烧方式适用于管理水平高、堆煤场条件好的电厂，并且更适合于可磨性相近的煤种。被送入各个燃烧器的煤粉成分都是相同的，通过调整各掺混单煤的种类和比例即可改变入炉煤的各类指标。这种方法充分利用了混煤的着火特性接近于易着火煤种的优点，有利于混煤的着火燃烧和稳定。但是由于混煤可磨性趋于难磨煤种和“抢风”现象的发生，有着混煤燃尽特性趋于难燃尽煤种的缺点。
1.2 分磨制粉，炉内掺烧
这种方式将不同种类的原煤送入不同的磨煤机内磨制煤粉，然后通过不同层的燃烧器进入炉膛掺烧。这种掺烧方式适用于混煤手段和混煤设备少，混煤管理水平低的电厂，尤其适用于可磨性差异大的煤种。不同种类煤粉的细度可
以完全由不同的磨煤机控制，可以根据煤种的煤质和燃烧特性来选择送入不同层的燃烧器和不同的配风方式，比如：在燃用难燃的煤种时，将其送入下层燃烧器，延长煤粉的燃烧时间，加强煤粉的燃尽，并配以高风温促进其着火燃烧;将不易结渣的煤送入高热负荷区域的燃烧器（如燃烧器的中间二层），可有效降低炉膛燃烧器区域的结渣倾向。这种掺混方式由于可磨特性接近难磨煤种和“抢风”现象的发生，克服了混煤燃尽特性趋近于难燃尽煤种的缺点，并且避免了炉前掺混不均匀所带来的燃烧稳定性问题，但在掺烧难燃煤种时，难燃煤种的着火较困难。该方法适用于混煤手段欠缺的火电厂，尤其适用于可磨性差异较大的煤种掺烧。
1.3 分磨制粉，仓内掺混，炉内混烧
这种方式将不同种类的原煤送入不同的磨煤机磨成不同细度的煤粉，然后在煤粉仓内完成不同种类煤粉的掺混，并保证掺混均匀，最后通过燃烧器送往炉膛内燃烧。这种方式是对“分磨制粉，炉内掺烧”的改良，仅适用于采用中间仓储式制粉系统的电厂锅炉。这种方式不但克服了混煤可磨性接近于难磨煤种，燃尽特性接近于难燃尽煤种的缺点，而且保留了着火特性接近于易着火煤种的优点，是前两种方法的有机结合。
2. 我国电厂燃煤面临的问题
2.1 煤炭分布不均
我国煤炭供求矛盾的根本在于煤炭资源分布极不平衡，煤炭资源分布和消费区分布极不协调。我国煤炭资源北多南少，具华北地区煤炭储量几乎占尽全国煤炭储量的一半，“两北”地区煤炭储量占全国煤炭储量的近80% 。在各大区内部，煤炭资源分布和消费区分布也极不协调。如华东地区煤炭资源的87%集中在安徽和山东，而工业则主要集中在以上海为中心的长江三角洲地区;中南地区煤炭资源的 72% 集中在河南，而工业则主要集中在武汉和珠江三角洲地区;西南地区煤炭资源的 67% 集中在贵州，而工业则主要集中在四川;东北地区相对好一些，但也有52%的煤炭资源集中在黑龙江，而工业则主要集中在辽宁。煤炭资源分布不均导致缺煤地区往往要花费更多的成本获取煤炭供应，在煤炭供应紧张的时候甚至得不到所需的煤炭供应，使一些电厂在“厂网分开、竞价上网”的政策形势下难以获取竞争优势。
2.2 煤炭运力不足
我国煤炭资源分布不均导致北煤南运现象的出现，北煤南运主要通过铁路进行运输，然而煤炭资源丰富地区的铁路干线比较少，导致我国铁路煤炭运
输能力一直不足，铁路部门常需组织煤炭运输应急行动。《中国煤炭行业分析报告》指出目前我国煤炭市场供需呈现平衡宽松局面。但由于运力不足，许
多电厂仍然处于煤炭供应不足的境况。业界普遍认为电煤库存均值警戒线是 15 天，最低警戒线是 7天，如果库存低于 3 天，电厂就将面临随时停机的危险。国家电网公司统计显示，我国华北、东北、华东、华中、西北五大电网各省市的全国直供电厂煤炭库存量可用天数为 8 天，其中河南、河北、内蒙古东部库存为 7 天，辽宁库存为6天，京津唐、浙江库存为5天，部分电厂库存甚至低至1天。我国南方地区大部分电厂不仅煤炭库存不足，且日耗煤量超过日来煤量，导致电煤库存还将可能继续下降。电煤库存不足会增加电厂的风险，降低电厂出力，降低电厂的经济效益。
2.4 实际燃煤偏离设计煤种
由于受到煤炭分布不均、煤炭运力不足、煤炭价格上涨的影响，许多电厂来什么煤就烧什么煤，煤種多变且煤质偏差，因此使得电厂实际燃煤常常偏离
设计煤种。众所周知，电厂锅炉是依据设计煤种设计制造的，只有燃用设计煤种，锅炉运行才能达到最佳效果，而当实际燃煤偏离设计煤种时，就无法保证锅炉的安全经济运行，同时还会增加对环境的污染。电厂燃用非设计煤种主要会带来以下危害：
① 降低锅炉运行安全性。例如，当燃煤灰分含量超过设计值时，炉膛易结渣，使过热器处烟温及气温升高，严重时会引起管壁超温，同时除渣时间如果很长，炉膛就会漏入大量冷风，造成燃烧不稳定甚至灭火，不利于锅炉安全运行。
② 降低锅炉运行经济性。例如，燃煤水分增加会产生大量水蒸气使排烟热损失增大，降低锅炉热效率，且使引风机电耗增加;燃煤灰分增加会引起煤在锅炉中的不完全燃烧，降低燃煤发热量，使锅炉出力下降，机组不能满发等。当锅炉热效率降低时，产生相同的热量就需要燃用更多的煤，使得开采运输等费用的相对增加，从而增加发电成本。
③ 增加对环境的污染。非设计煤种的硫含量一般较高，许多电厂对燃煤产生的 SO2 未经有效处理就直接排入大气，造成了严重的环境污染，使我国环保形势十分严峻。有资料显示，我国电力工业排入大气的 SO2 多达 460 万吨，占当年全国 SO2总排放量的 29.5% 。 SO2 的大量排放增加了酸雨覆盖面积，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。
3. 结语
近些年来，国内电厂为了拓宽锅炉燃煤范围，增强电厂购煤主动权，纷纷开展了混煤燃烧试验，在保证锅炉稳定、安全运行的情况下，混煤燃烧都取得了不错的经济效益。但是目前掺烧煤种的选择，掺烧方案的制定，往往都依靠经验来决定，亟需对燃用混煤时锅炉性能的变化、混煤特性评估的成本预测与采购最优化问题做深入的研究，从而形成一套完善的混煤燃烧评估方法。
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