入爐煤燃用時(shí)間計(jì)算軟件的應(yīng)用

周永輝

(華電四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017)

0 引言

華電四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱廣安發(fā)電公司)三期2×600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組采用東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司制造的亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的∏形汽包爐。配套使用北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGM113G型中速輥式磨煤機(jī)。負(fù)荷變化大，煤質(zhì)波動(dòng)大，對(duì)不同類型的燃煤入爐燃燒時(shí)間把控不確切，容易發(fā)生燃煤摻配方式與機(jī)組負(fù)荷脫節(jié)的現(xiàn)象。本文介紹入爐煤進(jìn)入爐膛燃燒時(shí)間的計(jì)算方法。

1 火電機(jī)組面臨的困難

1.1 機(jī)組負(fù)荷加減頻繁

由于機(jī)組負(fù)荷受四川電網(wǎng)峰、平、谷段負(fù)荷需求影響，600 MW機(jī)組負(fù)荷在一天之內(nèi)變動(dòng)較大。準(zhǔn)確預(yù)知某一煤種燃用的起始和結(jié)束時(shí)間，對(duì)于燃燒調(diào)整、燃燒安全、接帶負(fù)荷等尤為重要。

1.2 燃煤摻配與負(fù)荷容易脫節(jié)

配煤過于偏向低負(fù)荷穩(wěn)燃，高峰時(shí)段必然影響發(fā)電量;配煤過于偏向高負(fù)荷，一旦減負(fù)荷，鍋爐燃燒安全裕度必然降低。

2 廣安發(fā)電公司入爐煤摻配現(xiàn)狀

2.1 積極推進(jìn)燃煤摻燒工作

鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，但根據(jù)煤炭市場(chǎng)變化，不得不引進(jìn)部分貧煤作為補(bǔ)充。煙煤揮發(fā)分高，但熱值較低;而貧煤揮發(fā)分低，熱值較高。

針對(duì)摻燒貧煤的情況，廣安發(fā)電公司積極探索入爐煤的摻配、摻燒，已形成一套比較完備的摻配經(jīng)驗(yàn)。其摻配原則是:低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)，燃用高揮發(fā)分的煤，確保鍋爐燃燒安全;高峰負(fù)荷到來時(shí)，燃用高熱值的煤，不損失發(fā)電量。

2.2 燃煤摻燒的不足之處

按照慣例，上倉摻配方案均按班次下達(dá):夜班、白班上高熱值的煤，以便頂高負(fù)荷;中班上高揮發(fā)分的煤，以便夜間低負(fù)荷穩(wěn)燃。然而受接班煤位及制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，往往在該接帶高負(fù)荷時(shí)還沒燒到高熱值的煤，損失發(fā)電量;在該接帶低負(fù)荷時(shí)仍燃用低揮發(fā)分的煤，燃燒不穩(wěn)，使穩(wěn)燃用油增加。

3 入爐煤摻燒的數(shù)據(jù)模型

3.1 廣安發(fā)電公司三期原煤倉模型

廣安發(fā)電公司三期原煤倉采用上部圓柱體與下部圓錐體組合的鋼制筒倉。上部圓柱體高為7.670 m，半徑為4.478 m;下部圓錐體底面半徑為4.478 m，高為11.980 m。原煤倉頂部安裝有2臺(tái)超聲波料位計(jì)，能比較準(zhǔn)確地測(cè)量料位。

3.2 廣安發(fā)電公司三期給煤機(jī)形式

制粉系統(tǒng)采用沈陽華電電站裝備有限公司的電子稱重式給煤機(jī)，內(nèi)部安裝有電子皮帶秤，能較為準(zhǔn)確地反映原煤倉每小時(shí)的出倉煤量。

4 軟件的運(yùn)行環(huán)境

4.1 軟件的數(shù)據(jù)來源

由于廣安發(fā)電公司安裝有全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)視(PI)系統(tǒng)，通過安裝控件可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的網(wǎng)頁瀏覽，并在畫面上顯示數(shù)據(jù)趨勢(shì)，較容易采集到原煤倉煤位及制粉系統(tǒng)給煤機(jī)煤量數(shù)據(jù)。同時(shí)在Excel系統(tǒng)中加入PI宏文件，可從PI系統(tǒng)中直接取數(shù)，并利用Excel強(qiáng)大的計(jì)算功能進(jìn)行煤量和時(shí)間運(yùn)算。

4.2 軟件數(shù)據(jù)模型

超聲波料位計(jì)安裝在原煤倉頂部，測(cè)量范圍為0～10 m，原煤倉圓柱體高度為7.67 m，考慮料位計(jì)安裝位置，當(dāng)超聲波料位計(jì)正好顯示為0 m時(shí)，實(shí)際煤位在圓柱與圓錐結(jié)合面以下2.5 m處。也就是說，實(shí)際煤位向上2.5 m以上部分按圓柱體計(jì)算，2.5 m以下部分按圓錐體折算，即使煤位顯示為 0 m，下部仍有煤80.84 m3。

通過以上判斷，測(cè)量煤位0～2.5 m部分以0.5 m為單位，分段近似按圓柱體計(jì)算，以簡(jiǎn)化計(jì)算。預(yù)先計(jì)算出煤位與體積的對(duì)應(yīng)關(guān)系，表內(nèi)數(shù)據(jù)用Excel絕對(duì)引用功能調(diào)用。煤位與容積的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 煤位與容積的對(duì)應(yīng)關(guān)系

其余數(shù)據(jù)利用if嵌套判斷功能，按圓柱體計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，得出測(cè)量煤位對(duì)應(yīng)的體積，然后乘以密度得出原煤倉煤量。

5 軟件的應(yīng)用

5.1 軟件的計(jì)算

在Excel表中，將采集來的原煤倉煤位計(jì)算平均值后，根據(jù)原煤倉模型計(jì)算煤的體積及重量，用該重量除以給煤機(jī)給煤量就可得出原煤倉內(nèi)原煤還能燃用的時(shí)間，該時(shí)間與系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間相加，就可得出該煤種燒空的絕對(duì)時(shí)間。

該軟件使用簡(jiǎn)單，只需使用者按一下“F9”功能鍵就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、計(jì)算、顯示及刷新。

5.2 軟件的應(yīng)用

當(dāng)收到電網(wǎng)下達(dá)的第2天的負(fù)荷曲線時(shí)，鍋爐燃煤摻配方案隨之形成，比如00:00—09:00是最低穩(wěn)燃負(fù)荷，09:00—11:00是滿負(fù)荷，11:00—24:00是最低穩(wěn)燃負(fù)荷。燃運(yùn)值班員使用這一軟件時(shí)，就在軟件計(jì)算的00:00—09:00時(shí)段，按低負(fù)荷穩(wěn)燃配煤方式上倉;在軟件計(jì)算的09:00—11:00時(shí)段，按高熱值摻配方案上倉;在軟件計(jì)算的11:00—24:00時(shí)段，按低負(fù)荷穩(wěn)燃配煤方式上倉。

5.3 軟件應(yīng)用中的校正

當(dāng)然，受超聲波料位計(jì)測(cè)量干擾，煤炭干濕程度及給煤機(jī)稱重皮帶測(cè)量誤差等影響，計(jì)算時(shí)間有一定誤差。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀察，給煤機(jī)煤量、煤炭密度值修正以及多次修改完善，使該軟件目前計(jì)算時(shí)間與實(shí)際時(shí)間的誤差基本控制在15 min以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

通過該軟件還可以大致測(cè)算入爐煤熱值、當(dāng)前煤質(zhì)下的機(jī)組最大接帶負(fù)荷能力，為向電網(wǎng)調(diào)度中心申請(qǐng)負(fù)荷提供依據(jù)。

6 結(jié)論

(1)該軟件以簡(jiǎn)便的方式精確計(jì)算出入爐煤的實(shí)際燃用時(shí)間段，非常方便地實(shí)現(xiàn)了低負(fù)荷穩(wěn)燃的安全和高負(fù)荷頂滿的不同配煤要求。

(2)實(shí)現(xiàn)了高價(jià)位優(yōu)質(zhì)煤和低價(jià)位劣質(zhì)煤的合理組合，大大降低了燃煤采購成本，實(shí)現(xiàn)了全廠利潤(rùn)的最大化。

(3)實(shí)現(xiàn)了入爐煤摻配工作從摻配比例的質(zhì)量控制向燃用時(shí)間的精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)變。

目前，廣安發(fā)電公司的燃煤摻燒不僅實(shí)現(xiàn)了鍋爐零非停，更將摻配煤時(shí)間誤差控制在15 min之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了安全、經(jīng)濟(jì)雙豐收。