电厂燃煤优化配比_常公鹏

扩 矛 多 电厂燃煤优化配比 常公鹏 山东章丘华明发 电有限公司 2502 00 1 电厂燃煤优化配比的目的 把各种性质不同的煤均匀地配在一起适合于不同炉型的需要 从而减少事故率 达 到提高效率 降低成本的目的 l 原料是进行现代化建设 促进经济发展的基本要素 也是目前新技术革命的支柱 和衡量一个现代化电厂的重要标志 2 当今火电厂已进入经济竞争阶段 厂 网的分开就是经济之战 而经济之战其实力 之后又是科学技术 能否发展得快 关键在于科技与经济的高度结合 3 火电厂 的生存条件要求严格 通过人为的操纵 从而改变对 自然条件的依赖性 可充分利用资源服务于社会 4 配煤掺烧技术是一项投资少 效益高的技术 它建立在资源综合利用的基础之上 可使在机组高负荷条件下 进行良好的反应 也可以在机组较低负荷条件下进行充分发挥 可大幅度提高资源的的潜在利用能 利用煤种不 能自行合成而在配煤掺烧过程中吸收活 力 5 为环境保护产生大的影响 可以使煤灰完全燃尽 减少除灰量 确保机组进行的 经济性 可靠性 安全性 2 电厂优化配煤的必要性 燃料是锅炉的粮食 锅炉运行 的安全性 经济性与燃料的性质有密切关系 锅炉 的 设计也只有在充分掌握燃料性质的基础上才能进行 因此 对于锅炉运行和设计人员来说 了解燃料的组成成分 性质及其对锅炉工作的影响就具有十分重要的意义 每一台锅炉对 应一种特定的煤种 但在企业的实际运行操作中煤种质量的变化是相当大的 这就给锅炉 设备运行的经济性和安全性带来了很大的问题 例如 炉膛高度的设计是考虑煤粉完全燃 烧所需要的时间即容积热强度而定的 而煤粉完全燃烧所需时间与煤粉含碳量及水分 挥 发分等有直接关系 若含碳量比设计值高会延长煤粉的燃尽时间 而对一台锅炉来说 炉 膛高度己是一个定值 那 么它已经是一个不变的量了 这就要求我们在机组不变的情况下 怎样来加强软件开发建设 这一问题的提出也是符合在科学技术突飞猛进的二十一世纪的 新观点 的确现在企业的发展 关键在于两手抓 一手抓硬件建设 一手抓软件开发 也 电厂 一 燃煤 优化配比 就是从管理和技术上下 工夫 现在企业己转变了思想 埋 头苦干 非首选 勇于创 新 最关键的理念已深在人心 并为企业创造了一个又一个的经济增长点 3 电厂优化配煤的可行性 根据锅炉设计煤种的参数要求结合实用煤的 工业分析 粘结性 可磨性 低位发热 量及含硫量等实验数据 用一较完善的数学模型加以描述 这就是优化配煤的思路 下面 分析优化配煤的具体方法 由锅炉原理及传热学知识可知 燃煤对锅炉的安全性经济性产生影响的因素有 水 分 挥发分 固定碳 灰分 低位发热量 可磨性系数 软化温度及含硫量等八个主要因 素 l 水分水分是煤中主要杂质之一 原煤中水分增大 不仅着火热增加 同时水分 蒸发 过热要消耗的热量 使炉 内温度降低 煤种水分的存在不仅使煤的可燃元素的含量 相对减少 而且水分蒸发还要吸收汽化潜热 所以水分会使煤的实际发热量降低 煤种水 分多会使燃烧生成的烟气容积增大 造成排烟热损失 及引风机耗电量增大 水分过多还 会引起低温受热面的堵灰和腐蚀 并且使磨煤机出力降低 但非常干的原煤在制粉过程中 会污染环境 煤中含有适量水分 对燃烧有利 火焰中含有水对煤粉悬浮燃烧能起催化作 用 所以对于混煤中的水分可以结合设计煤种 的水分即实际情况对其作出如下约束 m 艺 B X M幻 式中 B 一 第 i 种煤的含水量 J称一一 第 i种煤在混煤中的含量 秘 设计煤种水分或 自定值 五荃 一一经验确定 2 挥发分挥发分是燃料燃烧的重要特性 它对锅炉工作有很大影响 挥发分含量 是锅炉燃烧设备的设计 布置及运行调整的重要依据 其含量高煤容易燃烧 同时析出时 使焦碳疏松 形成空隙增加了与氧接触的面积 有利于燃料的燃烧和燃尽 电煤的挥发分 影响锅炉的稳定燃烧与制粉系统的安全运行 煤的挥发分过高 若煤在制粉系统中 局部 积粉 则会使温度升高 甚至达到 自燃 煤粉燃烧时 可使压力普遍升高 从而有可能破 坏系统 并使火焰外喷 挥发分的高低 不仅对锅炉运行的安全性 而且对其运行经济性 都有影响 挥发分含量越大 一般灰渣未完全燃烧损失越小 飞灰可燃物含量也越小 这 有助于提高锅炉的效率 尤其是中间储存式不要太高 综上所述对挥发分作如下约束 F 艺 B x 勺 式中 B 一 第 i种煤的挥发分含量 J称 一第i种煤在混煤中的含量 砂 设计煤种挥发分或自定值 不仁一一 经验确定 3 固定碳它对锅炉工作有一定影响 煤的含碳量越高其发热量越高 每千克碳完 全燃烧可放出约 32 8 K J 的热量 不完全燃烧生成 C O 仅放出 927 0 K J 的热量 但固定碳 第四届中国青年运筹与管理学者大会论文集 不易着火 燃烧缓慢 火焰短 因此 煤的含碳量越高越难着火和燃烧 会使离开炉膛烟 气中含碳量增加 加大了机械不完全燃烧热损失 所以 最好等于设计值 艺 B X c幻 式中 B一第i种煤的固定碳含量 J芍 一 一第 i种煤在混煤 中的含量 创 设计煤种固定碳含量或 自定值 一 经验确定 4 灰分灰分主要成分是 5 1 0 2 A 1 2o3 Fe Zo3 C aO M夕 Tio Z N气o 妓o等 可见灰分即是煤 中主要不可燃成分 又是煤中有害杂质 灰分的存在会使煤 中可燃元素的 含量相对减少 发热量降低 灰分会阻碍可燃物与氧 的接触 影响燃烧与燃尽 灰分会使 受热面积灰结渣 不仅影响传热甚至防碍锅炉正常工作 烟气中的飞灰还会引起设备的磨 损 T 二 c 和山 3r留m3 腐蚀 减少锅炉寿命 从炉膛下部排出炉渣还会带走一部分热量 造成灰渣物理热损失增大 随烟排出的飞灰还会影响环境 灰分大也会增加制粉系统的电 耗即出灰工作量 可见灰分是百害而无一利的成分 所以 应使其尽可能小 135 0 时 炉内产生结渣的可能性不大 为防止炉膛出口对流受热面上结渣 必 须使炉膛出口烟气温度水分 5 0一1 00 o C 可见灰的软化温度高一点好 但由于灰成分共 品现象的存在 有可能使混煤的灰熔点较之原煤中任何一种 的熔点都低 但多数情况下是 符合常规的 则可以结合实验加以确定 结合设计值有 sT 艺 B X s 式中 B 一 第 i 种煤的软化温度 灭广 一 一第i种煤在混煤中的含量 ST 设计煤种软化温度 st 户经验确 定 6 含硫量硫是可燃而有害的元素 含量一般不超过 5 燃烧后生成 50 2和 5 0 3 而 5 0 3 在随烟气流动过程中与烟气中的水蒸气进一步结合成 H Zs O4 蒸汽 当 H 25 04 蒸汽 流过受热面壁 间较低的空预器时 便在受热面上结成 H 2s 04 造成受热面的腐蚀 煤中含 S愈多 腐蚀愈加严重 炉膛 内高温火焰区在严重缺氧时 燃料中的 s 会生成活性 H Zs 气 电厂燃煤优化配比 体 当遇到水冷壁时会产生高温腐蚀 特别当燃烧器喷出的煤分气流偏斜而直接冲刷水冷 壁时 这种高温腐蚀会加剧 硫的化合物经烟囱排入大气会造成大气污染 危害人体和植物的生长 随着人们环 境保护意识增强 净化大气污染越来越重视 所以应在加强脱硫的基础上对进煤进行控制 艺 B x 习 式中 B一第i种煤的硫分含量 方卜一一第i种煤在混煤 中的含量 沪 设计煤种硫分含量或自定值 吕 一一经验 确定 7 可磨性系数 是指在风干状态下 将标准煤和试验煤由相 同的粒度破碎到相同的 细度时所消耗的能量之比 即鲡一石声 口 瓦和a E分别为磨制标准煤和试验煤消耗的能量 对运行 点厂可估算磨煤机出力 电耗以及制粉 设备的磨损情况 在同样条件下应选 易磨的煤 以降低磨煤电耗 从而降低生产成本 增大上网竞争的能力 所以 k 96 L In 艺 x e 一 1 96 3 23 式中 B 才 第 i 种煤的可磨性系数 J称一一第 i种煤在混煤中的含量 人 卿 设计煤种可磨性系数或自定值 人 一 经验确定 8 低位发热量表征燃料化学能转化为热能的多少 对于已成型锅炉 当用低位发 热量比其设计值高的煤时 若要继续保持炉膛温度 必然应减少给煤量 这样也就减少风 量 以保持最佳过量空气系数 从而使烟气量减少 故而使烟气流速减少 对流换热系数 减小 这样只有两个途径 一是提 高烟气温度 这时就会使换热面处 一于 高温状态下 时间 过长会造成热疲劳 减少受热面寿命 二是降低蒸汽温度 这样恶化了蒸汽品质 使蒸汽 品质降低 减少了蒸汽 的值 造成不必要的损失 若燃用的比设计值低 当继续保持床温 时 必须加大给粉量 从而使烟气量增大 烟气流速增加 从而使烟气携带及卷吸能力加 强 使烟气中的可燃物增加 从而使过热器 再热器及省煤器等尾部受热面烟气流速加大 增加了机械磨损 所 以只有发热量接近设计值时 才能使尾部烟气流速接近设计值 延长 受热面的使用年限 提高设备潜在经济性 这一点是不容忽视的 Q 句 艺 B X 式中 B 才 第 i种煤的发热量 J舔一一 第 i 种煤在混煤 中的含量 Qs j 设计煤种发热量或 自定值 口 经验确定 这样约束后 就达到了我们锅炉所需煤种了 但做为企业实体 我们生活在竞争的社 会环境中 自然脱离不了 适者生存 的 自然选择 那么我们还应在经济性上下功夫 于 是我们的目标就是在满足上述条件的前提 一下 做到进煤的费用流最小 故fx 艺 A i x 第四届中国青年运筹与管理学者大会论文集 最小 A 为第 i种煤的单价 这样就建立了优化理论中的非线性规化问题 目标函数为 mi n 了 x 艺 A X 约束条件 st m 艺尽 X M 勺 F 艺 B x 幻 艺 B x c时 艺iB x 句 sT 艺 B X s 艺尽 X 句 k 9 6 n 艺x e 一 1 9 6 3 Q勺 艺 B X O 对上面 的非线性规划 问题进行寻优求解 就得到了结果 再结合实验 从而达到优 化配煤的目的 总之 配煤掺烧技术代表了一个火电厂的整体科学技术能力 应 该说配煤掺烧的技 术管理 是现代化企业的文 明重要表现和支柱 配煤掺烧的全过程都是在配煤发挥各自的 作用可防止因煤质差引起灭火 停机现象 可纠正来煤的品种 质量 特别是灰分 水分 挥发分及热值等造成 的影响效果 同时锅炉运行人员可以正确有把握地处理炉膛燃烧情 况 为生产降低成本创造效益 服务于社会 4 结论 用 C 语言编程 在 38 6 以上的计算机上求解 由数学模型的描述可知 是在既满足 锅炉对燃煤性质要求的前提下 找出的最经济的方案 是符合电力行业的安全第一 其次 再谈经济的实际情况 该方法具有一定的灵活性 可随煤炭价格及成份的变化而灵活变动 能进一步提高锅炉机组的安全性和经济性 创造出一定的社会效益和企业效益 章丘电厂煤质分析统计表如下 电厂燃煤 优化配比 4 47 章丘电厂煤质资料表 名名称称 C C CA A A M M M V V VS S SST T THGI I I Q Q Q 设设计值 61 203 3 34 58 8 85 868 8 81 62 2 2 1 641 1 110 0 0 0920 0 03 3 337 1 校校核值 55 03 3 329 8 8 885 8 8 8 841 62 2 21 3 1 1 110 0 03 573 3 326200 0 0 到厂煤 质资料表 名名称 称 C C CA A A M M M V V VT T TS S SS H GI I I Q Q Q 价格格 l l l52 43 3 329 68 8 87 8 8 8 82 5 228 8 8 71 1 141 0 0 051 6 6 622 46620 0 01 5 5 5 2 2 260 27 7 76 4 4 45 948 7 7 73 3 31 11 1 11 4 20 0 04215 5 5 4 7 4 0 0 0155 5 5 3 3 35 5 5 5 519 96 6 615 5 5 52 6 2 2 21 2200 0 05 5 511 3 3 32400 0 03 115 5 5 计算结果 矿矿名名 l l l 2 2 2 3 3 3 百百分含量量 19 67 53 48 26 67 混合后的煤质成分 名名称 称 C C CA A A M M M V V