1设计炉型与煤炭参数1.1设计炉型某600 MW超临界机组锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司与东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造，型号为DG1900/25.4-Ⅱ1，为超临界参数变压直流本生锅炉、一次再热、前后墙对冲燃烧、单炉膛、尾部双烟道结构、采用挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置。1.2煤炭参数对比某公司2022年9月4日到港褐煤2船，共15 218 t。某公司设计、校核煤种与掺烧的褐煤参数对比如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.022.T001表1某公司设计、校核煤种与掺烧的褐煤参数对比项目全水分/%空气干燥基水分/%干燥无灰基挥发分/%收到基低位发热量/(kJ/kg)空气干燥基硫分/%空气干燥基灰分/%煤灰的软化温度/℃设计煤种7.02.0038.0021 184.450.368 828.081 450校核煤种7.02.0035.0019 066.000.737 631.401 350褐煤35.617.7832.8511 790.001.120 023.141 170由表1可知，该批次褐煤的特点是热值低、水分高、硫分偏高、灰熔点低、挥发分不高。2褐煤掺烧的安全、技术措施9月10日，该公司计划对该批次褐煤进行试掺烧，选取运行情况良好的2B磨煤机进行试烧，制定褐煤掺烧的安全、技术措施。2.1掺烧褐煤的制粉系统启停规定将2B给煤机启动允许温度改为40 ℃；磨煤机运行稳定后，严格控制磨煤机出口温度≯55 ℃，进风温度≯220 ℃，粉管风速≮28 m/s；停磨或减煤过程中，控制磨煤机出口温度≯55 ℃；停给煤机前，先关闭给煤机进口闸板，待给煤量到0后，检查给煤机皮带和给煤机底部是否存在积煤；给煤机停止后，关闭给煤机出口煤闸板；给煤机停运后，磨煤机维持风量≮100 t/h，继续吹扫25 min，清扫磨煤机内部积煤。2.2掺烧褐煤的制粉系统检查规定磨煤机风量≮100 t/h，进风温度≯220 ℃，出口温度≯55 ℃，粉管风速≮28 m/s，CO浓度无突升。制粉系统无漏煤、漏粉、漏风现象；石子煤排放正常，无大量火星；磨煤机、粉管及燃烧器根部无烧红变色现象。每班测量制粉系统相关设备温度次数≮3次，测温部位主要是给煤机、磨煤机本体、石子煤斗、煤粉管道（重点是弯头区）、燃烧器根部管道。检查捞渣机渣量，若渣量明显减小，立即联系维护检查渣井上方是否存在大量结焦。2.3其他规定制定掺烧褐煤的制粉系统断煤、跳闸、磨煤机着火和粉管着火等反措。3褐煤试掺烧过程3.1褐煤试掺烧情况2022年9月13日开始，2B原煤仓开始上褐煤，褐煤试掺烧量统计如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.022.T002表2褐煤试掺烧量统计项目掺烧量/t日耗煤量/t掺烧比例/%总计1 18821 3965.559月13日1014 8042.109月14日4633 86611.989月15日2593 7956.829月16日2354 2585.529月17日1304 6732.78因断煤频繁，9月18日2：41，2B原煤仓烧空后，暂停褐煤试掺烧工作。3.2褐煤试掺烧过程中遇到的困难（1）褐煤接卸困难。正常情况，该公司码头日均卸煤量在10 000 t以上。该批次褐煤黏性较强，卸煤时极容易堵塞卸煤线，导致单日卸煤量大幅下降（单日最大接卸量为3 167 t，最小为442 t），且需要人工不断清理，接卸效率仅达到正常煤种接卸的15.6%。（2）给煤机断煤频繁。褐煤试掺烧期间，最明显的现象是给煤机断煤频繁。据统计数据，9月15日至9月17日试掺烧期间，累计断煤时间达926 min。（3）锅炉排烟温度上升明显。分别截取几个不同负荷段（380 MW、480 MW、550 MW和625 MW）掺烧褐煤和不掺烧褐煤的部分参数对比。不同负荷段掺烧褐煤和不掺烧褐煤参数对比如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.022.T003表3不同负荷段掺烧褐煤和不掺烧褐煤参数对比时间负荷/MW褐煤掺烧量/(t/h)褐煤掺烧比例/%A侧排烟温度/℃环境温度/℃总给煤量/t入炉煤平均热值/(MJ/kg)9月5日0：4838200123.0031150.0019.069月16日10：0537830.0020.01145.0030149.8919.809月4日8：2047900126.4029214.3019.069月16日23：2047526.7513.95141.4829191.7519.808月30日13：1554700126.9924251.8719.069月16日16：4555426.0010.82136.6029240.3719.808月30日11：0062300131.0024298.0019.069月17日15：4062421.289.37146.9031227.0019.80~20.10在环境温度相差不大且负荷相同的情况下，掺烧褐煤后，锅炉排烟温度上升明显，这还是发生在入炉煤平均热值提高的情况下。假定入炉煤热值不变，掺烧褐煤，锅炉排烟温度将会上升更多[1]。4褐煤掺烧经济性评价4.1褐煤成本分析该批次褐煤折算入厂原煤单价为537.57元/t，折算入厂不含税标准煤单价为1 344.24元/t；同期外购20.934 MJ/kg煤种折算入厂，不含税标准煤单价为1 106.38元/t。4.2运行经济性分析（1）对锅炉效率的影响。掺烧褐煤会导致锅炉效率下降[2-3]。该批次褐煤的主要特点是全水分高(35.6%)、内水含量高(17.78%)、低位发热量低(11 790 kJ/kg)。锅炉效率的变化主要由排烟中增加的水蒸气和发热量降低引起。根据掺烧胜利褐煤电厂经验总结[4]，发热量每降低1 000 kJ/kg，锅炉效率降低0.12%；水分每增加1%，锅炉效率降低0.03%。在不考虑其他因素的情况下，仅考虑热量和全水分两项，与设计煤种和校核煤种相比，掺烧褐煤分别影响锅炉效率1.988%和1.731%。（2）对厂用电率的影响。掺烧褐煤的厂用电率将升高。由于褐煤发热量低、全水分高、硫分偏高，掺烧时入炉煤热值降低，必然导致总煤量增加，同时锅炉、输煤和脱硫等辅机设备电耗增加。9月2#炉部分辅机耗电率如表4所示。9月褐煤上仓时间为13日至17日。掺烧褐煤期间，因配比高热值煤，入炉煤实际热值增加，总煤量未增加，总风量也未增加。送风机电耗对比不明显，而引风机电耗、一次风机+磨煤机电耗、脱硫系统电耗和输煤系统电耗在中旬时有所增加。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.022.T004表49月2#炉部分辅机耗电率时间2#炉引风机电耗2#炉送风机电耗2#炉一次风机电耗2#炉磨煤机电耗2#炉脱硫系统电耗输煤系统电耗上旬（1日至9日）0.9820.1520.4280.4000.7180.139中旬（10日至18日）0.9870.1470.4150.4080.7380.222下旬（19日至27日）0.9840.1450.3880.4050.7090.206%根据辅机电耗结合其他电厂掺烧褐煤时的经验[5]，推算褐煤掺烧比例为20%时，引风机、一次风机+磨煤机、脱硫系统和输煤系统电耗分别增加0.20%、0.17%、0.03%和0.02%，厂用电总增量为0.42%，折算供电煤耗增加1.26 g/kWh。（3）对发电煤耗的影响。掺烧褐煤的发电煤耗将升高。根据褐煤掺烧期间日煤耗统计数据，中间3 d（共试掺烧5 d）掺烧褐煤比例略大，发电煤耗分别为295.04 g/kWh、300.06 g/kWh和303.77 g/kWh，较月度均值偏大（月度发电煤耗为295.87 g/kWh）。根据褐煤掺烧后发电成本增加量理论计算，燃煤水分每增加1%，影响发电煤耗0.2 g/kWh[6]。假定褐煤掺烧比例为20%，对比设计煤种和校核煤种，全水分增加5.72%，发电煤耗增加1.144 g/kWh。根据褐煤掺烧后发电成本增加量校核计算发电煤耗增量，《常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额》（GB 21258—2017）是针对燃煤水分大于20%的大小锅炉通用估算方法，其2016修订版规定：“褐煤本身水分比较大，因此本次修订将燃煤的全水分列入修正系数”[7]。△b=b[0.009 5+2.30(MMar-20%)×100/Qnet,ar] (1)式中：b——月发电煤耗，取295.87 g/kWh；MMar——褐煤的收到基水分，取35.6%；Qnet,ar——褐煤的低位发热量，取11 790 kJ/kg。掺烧比例为20%，则煤耗增加0.742 g/kWh，计算结果与理论计算值稍有偏差，依照折中原则，褐煤掺烧比例20%时，仅水分上升影响发电煤耗约1 g/kWh。根据掺烧该褐煤电厂经验数据，褐煤掺烧比例每提高10%，供电煤耗上升0.86~1.10 g/kWh[2]。4.3对设备的损耗及安全隐患掺烧褐煤，主要对锅炉制粉系统、燃烧器设备、锅炉本体和输煤系统设备造成损耗。（1）对锅炉设备的损耗。长时间掺烧褐煤，极易发生磨煤机防爆门动作、磨辊磨损、给煤机皮带磨损和磨煤机密封件损坏等情况，结合其他长期掺烧该种褐煤电厂经验[4]，每掺烧1 t褐煤，检修费用大约增加1.43元。（2）对输煤系统的损耗。褐煤上仓后，极易对输煤设备造成堵塞，日均清理时间较正常煤种上仓增加2 h以上。长期掺烧褐煤，必然增大输煤系统设备损耗，人工清理成本相应增加。（3）褐煤掺烧的安全隐患。褐煤的炭化程度较低，干燥无灰基挥发分偏高。掺烧时，对输煤制粉系统带来较大威胁：容易造成制粉系统着火或爆燃；褐煤水分高，易造成输煤系统和制粉系统堵塞；褐煤灰熔点低，易出现结焦，造成炉内管壁受热不均或掉焦砸坏水冷壁管、捞渣机等安全隐患。5褐煤掺烧综合收益计算褐煤掺烧所带来的均为负收益[7]。主要包括三大项：与外购20.934 MJ/kg煤种的差价、对经济指标影响项和设备损耗项。该公司年发电量为72×108 kWh、厂用电率为4.19%、发电煤耗为295.87 g/kWh、标煤价格1 106.38元/t（外购20.934 MJ/kg折算标煤单价）。假定全年掺烧该品种褐煤比例为20%、褐煤低位发热量为11 790 kJ/kg。全年标煤耗量=72×108×295.87×10-6=2 130 264 t，假定全年掺烧该褐煤比例达20%，则该褐煤全年用量=2 130 264×20%×29 308÷11 790=1 059 097 t。全年20%褐煤掺烧比例经济性影响如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.022.T005表5全年20%褐煤掺烧比例经济性影响项目具体指标影响量金额/元燃料成本差额与外购20.934 MJ/kg煤种折合标准煤后差价237.86元/吨褐煤251 916 812经济指标影响项供电煤耗影响量2 g/kWh15 264 327厂用电率折合供电煤耗影响量1.26 g/kWh9 616 526设备损耗制粉系统损耗率1.43元/吨褐煤1 514 509总计278 312 1746结语在目前市场情况下，掺烧该品种褐煤非常不经济。当煤炭市场供大于求时，建议不要采购该种褐煤，除了经济性很差外，该褐煤还存在自燃、堵塞输煤系统、引发制粉系统着火、炉膛结焦等隐患，影响机组安全运行。当煤炭市场供不应求时，不得以掺烧该种褐煤，建议同时多采购高热值煤进行掺配，提高入炉煤平均热值，保证机组带负荷能力；采取可靠的安全、技术措施，减少褐煤掺烧隐患；提高褐煤掺烧制粉系统的维护频率，降低设备损耗；加快褐煤接卸进度，避免影响煤场库存。