褐煤預(yù)干燥對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的影響

楊秀娟

摘? 要：褐煤的自身特點(diǎn)使得褐煤的運(yùn)輸成本高、不易儲(chǔ)存，尤其是自身水分偏高、熱值較低的特點(diǎn)，使得用其燃燒發(fā)電效率低、污染大，這在很大程度上限制了褐煤的有效運(yùn)用?？梢?jiàn)，褐煤燃燒前的干燥提質(zhì)環(huán)節(jié)具有重要意義。該文以某600MW超臨界壓力直流煤粉鍋爐所給定的結(jié)構(gòu)尺寸和各受熱面面積、鍋爐容量和主要運(yùn)行參數(shù)為研究對(duì)象，對(duì)燃用6種不同含水量褐煤鍋爐進(jìn)行整體熱力計(jì)算，綜合分析不同水分含量的褐煤燃燒對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。

關(guān)鍵詞：褐煤干燥? 經(jīng)濟(jì)性? 發(fā)電系統(tǒng)? 影響

中圖分類號(hào)：TK229.66? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Lignite's own characteristics make it difficult to store because of its high transportation cost， especially its high moisture and low calorific value. It has low combustion power generation efficiency and high pollution， which limits the effective application of lignite to a great extent. The effective use of lignite is limited to a great extent. Therefore， it is of great significance to improve the quality of lignite by drying before combustion.In this paper， a 600MW supercritical pressure pulverized coal boiler of given structural dimensions， heating surface areas， boiler capacity and main operating parameters is taken as the research object， to burn the whole lignite boiler thermodynamic calculation 6 kinds of different water content， comprehensive analysis of different water content of coal combustion efficiency of unit.

Key Words： Lignite coal drying; Economy; Power generation system; Impact

褐煤煤化程度低、水分高、灰分高、熱值低[1]的這些特點(diǎn)使得褐煤的運(yùn)輸成本高、不易長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，尤其是褐煤自身水分偏高（一般在 25%～40%之間）、 熱值較低（一般在 11 000～16 000 kJ/kg），使得直接用其燃燒發(fā)電導(dǎo)致效率低、污染物排放量大等問(wèn)題。另外，水分含量越高的褐煤，其可磨性差[2]，磨煤能耗大，這些大大地限制了褐煤資源的有效運(yùn)用?？梢?jiàn)，褐煤燃燒前的干燥提質(zhì)環(huán)節(jié)具有重要意義。該文以某600MW超臨界壓力直流煤粉鍋爐燃燒為例，研究了不同干燥程度的褐煤燃燒對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，為燃褐煤電廠設(shè)計(jì)褐煤干燥系統(tǒng)提供一定的參考意義。

1 數(shù)據(jù)與計(jì)算

該文選擇一臺(tái)600MW鍋爐機(jī)組為研究對(duì)象進(jìn)行計(jì)算分析，該600MW鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，原褐煤含水量為36.7%，分別干燥到含水量為30%、025%、20%、15%、10%，隨著水分含量的變化，褐煤其他成分變化參照文獻(xiàn)[3]的換算方法。不同干燥程度褐煤的元素分析和發(fā)熱量如表1所示，可見(jiàn)，隨著煤中水分含量的減小，發(fā)熱量值大幅增大，其他因素含量相應(yīng)提高[4]。

2 結(jié)果與分析

以該600MW機(jī)組完全燃燒含水量為36.7%的原褐煤、額定工況下的運(yùn)行參數(shù)為基準(zhǔn)，分別對(duì)燃燒干燥后含水量為30%、25%、20%、15%、10%的褐煤機(jī)組進(jìn)行熱力計(jì)算，分析了不同水分含量褐煤燃燒鍋爐排煙溫度、排煙損失、鍋爐效率、燃料消耗量的變化，以及對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性的影響。

2.1 褐煤預(yù)干燥對(duì)鍋爐燃燒的影響

不同含水量褐煤燃燒所產(chǎn)生的鍋爐計(jì)算燃料消耗量、排煙溫度、排煙熱損失、鍋爐熱效率都有所不同。完全燃燒干燥后的褐煤，鍋爐計(jì)算燃料消耗量大幅下降，隨著干燥程度的加深，分別減少12.9%、22.5%、32.1%、41.8%、51.3%;當(dāng)燃燒干燥后的褐煤鍋爐排煙溫度降低時(shí)，隨著水分的減少，分別降低了4.5 ℃、7 ℃、9 ℃、11 ℃、11.5 ℃，水分從36.7%減少到30%時(shí)排煙溫度下降幅度最大，說(shuō)明含水量更多的減少對(duì)降低排煙溫度的影響是逐漸減弱的。

而在相同負(fù)荷下，隨著干燥程度的進(jìn)行，排煙熱損失分別降低了 7.5%、12.9%、15.3%、18.3%、20.1%，鍋爐效率分別提高了 0.55%、0.84%、1.1%、1.3%、1.5%。因此，說(shuō)明褐煤干燥有利于鍋爐熱效率的提高。

2.2 褐煤預(yù)干燥對(duì)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的影響

風(fēng)機(jī)的功耗P與風(fēng)量V及風(fēng)道阻力△P的乘積成正比：，而風(fēng)道流動(dòng)阻力與氣體流速即通風(fēng)量的平方成正比，由不同干燥程度褐煤燃燒所需空氣量的變化對(duì)送風(fēng)機(jī)和生成煙氣量的變化對(duì)引風(fēng)機(jī)功率影響的計(jì)算結(jié)果可得出，燃燒含水量為30%、25%、20%、15%、10%的褐煤送風(fēng)機(jī)功率分別為燃燒原煤時(shí)的 93%、91%、87%、85%、83%，引風(fēng)機(jī)功率分別為燃燒原煤時(shí)的 88%、82%、76%、72%、68%，風(fēng)機(jī)總功率為燃燒原煤時(shí)的90.5%、86.5%、80.5%、78.5%、75.5%，則燃燒不同干燥程度褐煤風(fēng)機(jī)總功率減少 9.5%、13.5%、19.5%、21.5%、24.5%。

2.3 褐煤預(yù)干燥對(duì)制粉系統(tǒng)的影響

磨煤機(jī)型號(hào)為ZGM113G型磨煤機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)磨煤出力87.7 t/h（R90=16%，HGI=80），電動(dòng)機(jī)額定功率 570 kW，磨煤機(jī)磨煤電耗量8 kW·h/t[5]，不同干燥程度的褐煤磨煤機(jī)的研磨出力不同，這里設(shè)磨煤機(jī)出力相同，由表2可以看出，同燃用含水量 36.7%的原褐煤相比，燃燒干燥后含水量為30%、25%、20%、15%、10%的褐煤時(shí)，燃料量減少使得磨煤機(jī)耗電量分別下降了12.9%、22.5%、32.1%、41.7%、51.1%，使廠用電率分別下降 0.092、0.148、0.196、0.238、0.273個(gè)百分點(diǎn)。

2.4 褐煤預(yù)干燥的經(jīng)濟(jì)性分析

表 3為預(yù)干燥褐煤燃燒所得到的經(jīng)濟(jì)收益，可以看到，不同干燥程度的褐煤燃燒發(fā)電所需的實(shí)際燃料消耗量不同，隨著干燥程度的進(jìn)行，實(shí)際所需折合原煤量分別減少了 2.1%、3.3%、4.3%、5.2%、6%，對(duì)于運(yùn)輸而言，如表 3所示，目前煤炭運(yùn)輸費(fèi)用為 0.1元/t·km，隨著燃煤量的減少，運(yùn)費(fèi)也相應(yīng)的成比例減少。參照煤價(jià)信息[6]，根據(jù)發(fā)熱量值取褐煤價(jià)格為 350 元/t，設(shè)電廠年利用小時(shí)數(shù)為 5 500 h，計(jì)算出電廠減少的由供煤帶來(lái)的收益，結(jié)果顯示，同燃用含水量36.7%的原褐煤相比，燃燒干燥后含水量為30%、25%、20%、15%、10%的褐煤時(shí)，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗分別減少了 6.5 g/kW·h、10.4 g/kW·h、13.7 g/kW·h、16.6 g/kW·h、18.9 g/kW·h，燃料量減少分別帶來(lái) 1 292、2 059、2 719、3 291、3 744萬(wàn)元的購(gòu)煤年收益，同時(shí)也帶來(lái)了煤運(yùn)輸費(fèi)用上的收益，如果再加上水分減少對(duì)磨煤機(jī)和制粉設(shè)備規(guī)模和效率的影響，以及水分回收帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，那么會(huì)更大空間地提高電廠的經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)論

該文以某600MW鍋爐機(jī)組為研究對(duì)象，對(duì)燃用含水量為36.7%的原褐煤以及干燥后含水量30%、25%、20%、15%、10%的鍋爐機(jī)組進(jìn)行熱力計(jì)算，研究了干燥前后的褐煤燃燒對(duì)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)性、電廠經(jīng)濟(jì)性的影響，結(jié)果顯示如下。

與燃用含水量36.7%原褐煤相比，燃燒干燥后含水量30%、25%、20%、15%、10%的褐煤，鍋爐排煙溫度分別降低了4.5 ℃、7 ℃、9 ℃、11 ℃、11.5 ℃，排煙熱損失分別降低了7.5%、12.9%、15.3%、18.3%、20.1%，鍋爐效率分別提高了0.55%、0.84%、1.1%、1.3%、1.5%;發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗分別減少了6.5 g/kW·h、10.4 g/kW·h、13.7 g/kW·h、16.6 g/kW·h、18.9 g/kW·h，使得磨煤機(jī)功率降低2.9%、22.5%、32.1%、41.7%、51.1%，廠用電率分別下降0.092%、0.148%、0.196%、0.238%、0.273%，且購(gòu)煤可帶來(lái)1 292、2 059、2 719、3 291、3 744萬(wàn)元的年收益，若加上運(yùn)輸費(fèi)用帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，那么會(huì)更大空間地提高電廠的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王軍民，蘇利輝，閆向東，等.600MW機(jī)組鍋爐深度摻燒褐煤的經(jīng)濟(jì)性研究[J].浙江電力，2019，38（2）：98-103.

[2] 唐巖超.大唐呼化褐煤水煤漿分散劑的篩選及研究[J].煤質(zhì)技術(shù)，2021，36（1）：63-68，74.

[3] 張智羽，楊勇平，翟融融，等.影響富氧燃燒鍋爐磨煤機(jī)出口溫度的運(yùn)行因素研究[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2020，40（2）：89-95.

[4] 徐英，秦曉偉，張國(guó)杰，等.褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)研究進(jìn)展[J].天然氣化工[（C1化學(xué)與化工），2019，44（6）：130-136.

[5] 李強(qiáng).ZGM中速磨煤機(jī)局部磨損問(wèn)題分析及治理[J].熱能動(dòng)力工程，2021，36（2）：132-137.

[6] 竇巖，孫中心，趙旭，等.煤干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J].化工機(jī)械，2017，44（3）：239-244，266.