燃煤掺烧精细化管理教学文稿.docx
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燃煤掺烧精细化管理教学文稿
附件1
QC小组活动成果资料汇总表
序
号
申报班组
名称
QC小组名称
QC小组活动成果名称
小组成员
姓名
01
优化配煤掺烧
燃煤掺烧精细化管理
苗承刚、李洪庆、蒙嘉刚、谭定、牛志军、佟伏生、靳诚、侯斌、刘永、李巍、肖济和、陶洪伟、邓星亮、沈文阳
报送单位名称
联系人姓名
联系电话
备注：
成果资料附后。
附件2
QC小组活动成果资料样式
封面
QC小组活动成果报告
课题名称：
燃煤掺烧精细化管理
类型：
问题解决型
QC小组注册号：
QC课题注册号：
报送单位：
小组名称：
优化配煤掺烧
发表人：
二○一二年五月十八日
国投电力控股股份有限公司2012年度QC小组活动成果发表会交流资料
1、小组概况
QC小组本着“攻克难点，追求创新”的精神，在QC活动当中不断增强小组人员的质量意识，以达到“完善细节，提升品质”目标。
小组名称
优化配煤掺烧
成立时间
2011.01
小组类型
现场型
注册时间
2011.11
课题名称
燃煤掺烧精细化管理
小组人数
14人
活动时间
小组成员
姓名
性别
文化程度
职务
职务分工
1
苗承刚
男
本科
副总经理
组长
2
李洪庆
男
本科
总经理助理、燃料采购部
副组长
3
蒙嘉刚
男
本科
安全技术部经理
副组长
4
谭定
男
本科
发电运行部经理
副组长
5
牛志军
男
本科
发电运行部经理助理
组员
6
佟伏生
男
本科
发电运行部经理助理
组员
7
靳诚
男
本科
安全技术部运行管理专工
组员
8
侯斌
男
本科
发电运行部燃料专工
组员
9
刘永
男
本科
发电运行部锅炉专工
组员
10
李巍
男
本科
发电运行部值长
组员
11
肖济和
男
本科
发电运行部值长
组员
12
陶洪伟
男
本科
发电运行部值长
组员
13
邓星亮
男
本科
发电运行部值长
组员
14
沈文阳
男
本科
发电运行部值长
组员
2、课题选择
1）公司生产方针加大煤种掺烧力度，降本增效。
2）实际存在的问题因电煤价格上升，造成火电企业发电成本上升，火电企业经营异常困难。
如何降低燃料成本成为企业面临的难题，掺烧价格相对较低的印尼煤成为必由之路。
内容
3）员工成长的需要通过掺配煤优化，提高技术水平，实现自我全面提升。
4）选定课题优化配煤掺烧
3、现状调查
1）锅炉概况
国投钦州发电公司一期工程装设两台630MW汽轮发电机组，锅炉型号东方锅炉厂制造的DG1900/25.4-II2，为超临界直流炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道、采用前后墙燃烧方式、挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
制粉系统采用BBD3854双进双出筒式钢球磨煤机
表1：
锅炉主要参数表
名称
单位
B-MCR
T-MCR
BRL
过热蒸汽流量
t/h
1950
1857
1857
过热器出口蒸汽压力
MPa
25.5
25.4
25.4
过热器出口蒸汽温度
℃
571
571
571
再热蒸汽流量
t/h
1590.4
1519.8
1510.4
再热器进口蒸汽压力
MPa
4.92
4.71
4.67
再热器出口蒸汽压力
MPa
4.7
4.5
4.46
再热器进口蒸汽温度
℃
327
322
321
再热器出口蒸汽温度
℃
569
569
569
省煤器进口给水温度
℃
290
287
286
炉膛截面热负荷
MW/m2
4.35
4.18
4.18
炉膛容积热负荷
kW/m3
79.6
76.53
76.54
燃烧器区域面积热负荷
MW/m2
1.63
1.56
1.57
锅炉计算热效率（低位发热量）
%
94.06
94.15
94.18
炉膛出口过剩空气系数
－
1.14
1.14
1.14
省煤器出口过剩空气系数
－
1.15
1.15
1.15
软化温度
ST
℃
1320
1500
1360
流动温度
FT
℃
1420
1500
1430
灰成分
二氧化硅
SiO2
%
47.32
58.89
47.98
三氧化二铝
Al2O3
%
29.68
28.62
29.51
三氧化二铁
Fe2O3
%
10.78
3.59
7.24
氧化钙
CaO
%
4.57
1.84
3.52
氧化镁
MgO
%
1.21
0.86
0.81
二氧化钛
TiO2
%
1.07
1.07
0
氧化钾+氧化钠
K2O+Na2O
%
1.46
1.49
0.74
三氧化硫
SO3
%
2.91
0.01
1.04
二氧化锰
MnO2
%
0.09
0.08
其他
%
1.63
3.55
8.8
4、目标设定
1）领导支持本次活动受到公司领导和部门经理的高度重视。
2）人员保障本小组成员具有丰富的现场实践经验和较强的团队精神。
3）技术和资金保障小组成员具有较强的工作能力，掌握实际运行经验及掺配煤情况。
5、原因分析
1）2007年掺配煤情况
年入炉煤量为109.4万吨。
其中掺烧印尼煤共2万吨，占总量的比例达到1.83%，全部为低热值印尼煤；燃用国内优混烟煤107.4万吨占总量的98.17％。
2）2008年掺配煤情况
年入炉煤量为173.5万吨。
其中越南煤掺烧时由于该煤种挥发分过低为无烟煤，造成锅炉燃烧着火不稳，灰渣可燃物高达12％以上，不利于锅炉安全经济稳定运行，因此不再进行该煤种的掺烧。
3）2009年掺配煤情况，年入炉煤量为198.2万吨
4）2010年掺配煤情况，年入炉煤量为269.1万吨。
5）2011年至11月份掺配煤情况，入炉煤量为354.39万吨。
6、要因确认
因电煤价格上升，造成火电企业发电成本上升，火电企业经营异常困难。
如何降低燃料成本成为企业面临的难题，掺烧价格相对较低的印尼煤成为必由之路。
2011年6月份后，以具有代表性的秦皇岛港5500大卡山西优混煤炭为例，4、5、6月份其平均价格分别为777元/吨、820元/吨和838元/吨，分别环比上涨11.3元/吨、42.4元/吨和18.0元/吨，6月份的平均价比3月份上涨71.6元/吨，使得本来已普遍亏损的火电企业经营异常困难。
秦皇岛港5500大卡山西优混动力煤月平均价格及其同比、环比变化情况
7、制定对策
掺烧试验的开展情况
投产以来，2007年为保证机组调试的正常运行，采购煤种相对较好，基本为国内优混烟煤，接近设计煤种，因此掺配煤工作相对简单。
从2008年开始，印尼煤在公司的掺烧比例逐年提高由19%到2010年的43%，2011年截至11月份达到46%，印尼煤已成为公司掺烧的主要煤种。
公司所燃用的煤种随着国内外煤炭市场的变化，煤种最多时达到15种不同的燃煤，其中印尼煤就达到7种，造成锅炉入炉煤的掺配工作复杂、难度大。
掺烧印尼煤存在的问题
1）印尼煤具有高水分、高挥发分、低灰分、低热值或中高热值以及中高硫分等特征。
印尼煤挥发分达到50%左右，着火温度低，极易着火的特性会导致煤粉自燃与制粉系统爆炸等事故。
2）燃用高挥发分印尼煤易出现“燃烧尖峰温度”形成局部高温区，燃烧器区域结渣与高温腐蚀倾向增加，危及锅炉设备安全。
3）印尼煤高水分，引起排烟温度升高，排烟损失增大，同时烟气量的增加使除尘、脱硫等设备超负荷运行。
4）印尼煤热值相对较低，掺烧时制粉系统系统的出力超出设计值较多，对设备安全构成威胁。
为此，公司在2009年10月委托西安热工研究院进行了1号炉印尼煤掺烧试验，试验目的如下
1）了解燃用印尼煤后炉膛燃烧区、水冷壁区域燃烧产物（O2、CO以及H2S）分布情况。
2）通过运行参数的调整，优化炉内贴壁温度及气氛，降低发生高温腐蚀与炉内结渣的趋势。
3）确定锅炉燃用印尼煤的最佳掺烧比例以及掺烧方式。
4）确定锅炉燃用印尼煤的最佳运行参数，并提出相关的运行调整方式和注意事项。
试验结论
1）磨煤机选型偏小，造成实际燃煤量远高于设计值，磨煤机基本处于最大出力状态，分离器折向挡板阻力大、调节范围小，易堵塞，导致煤粉较粗。
2）锅炉采用了低NOX燃烧器、分级燃烧措施，在炉内实现低氧燃烧，使煤粉在炉内的燃烧效果变差、燃尽时间加长，当煤粉较粗时，造成屏过结渣、炉膛出口温度升高，以及水冷壁的高温腐蚀。
3）满负荷工况修正后的排烟温度均在140℃以上，高出设计值（129℃）10℃以上，再加上燃煤量大、烟气量大，排烟热损失较高，对锅炉效率影响较大。
4）燃烧器区域侧墙水冷壁存在较为严重的高温腐蚀倾向。
两侧水冷壁区域形成较强的还原性气氛，大多数测点处氧量接近0%、CO浓度大于5000ppm，H2S含量大于100ppm，部分区域H2S含量大于500ppm。
经燃烧优化调整后，A侧墙水冷壁的贴壁气氛明显好转，但是B侧墙仍存在较高的高温腐蚀倾向。
5）NOX的生成量在300mg/m3以下，部分工况低于200mg/m3，不但低于设计保证值不大于400mg/m3的要求，也远低于国内同类机组的排放水平。
6）考虑到制粉系统的安全性与降低炉膛高温腐蚀倾向的要求，燃用印尼煤时应满足入炉煤煤质如下：
A、干燥无灰基挥发分（Vdaf）不大于45%。
B、收到基全硫（St,ar）不大于1.0%。
8、对策实施
根据试验结论采取燃煤掺烧方案
印尼煤着火迅速，属于极易自燃与爆炸的煤种，制粉系统防爆是燃用印尼煤首要考虑的问题。
考虑到制粉系统的安全性与降低炉膛高温腐蚀倾向的要求，燃用印尼煤时应控制入炉煤煤质如下：
1）收到基全硫（St,ar）不大于1.0%；
2）干燥无灰基挥发分（Vdaf）不大于45%。
3）神混煤具有严重的结渣性，且本身也属于极易着火煤种，印尼煤与神混煤的掺烧比例不宜超过50%。
4）优先采用炉前预混的掺烧方式。
降低了入磨燃煤的水分与挥发分，对保证制粉系统的干燥出力以及安全防爆均有利。
5）短期单磨印尼煤时，单磨印尼煤的磨不超过两台磨。
6）单磨印尼煤的磨应维持较小出力，不大于48t/h；
7）磨出口温度控制小于60℃，旁路风门开度不大于35%；
8）监测磨出口CO浓度，如有异常升高应立即处理。
掺烧大友煤时锅炉主要运行参数控制范围表
参数
控制值
调整目的
说明
氧量
3.1～3.5%（600MW）
增加燃烧器区域的氧量，降低炉膛的高温腐蚀及结渣倾向
负荷300MW对应氧量控制在5.0～5.5%
二次风室调整门
15％～100％
提供燃料燃烧所需氧量
对应磨煤机运行时开度在60～100％，对应磨煤机停运后开度为15～20％
内二次风
3格
降低内二次风比例，增加外二次风量，同时兼顾保护燃烧器喷口
开度试验确定，运行中不再调整
外二次风
50%
提高旋流风量，强化风粉混合
掺烧大友煤时全部置50％即燃煤位，印尼煤两侧两个置80％即燃油位
燃尽风门开度
40～70%
合理分配燃尽风比例，提高燃烬风量
运行中根据负荷、氧量偏差、CO浓度变化及时调整
OFA中心风
20%
促进煤粉的后期燃烧，降低分隔屏结渣倾向
开度试验确定，运行中不再调整
“碧芝”最吸引人的是那些小巧的珠子、亮片等，都是平日里不常见的。
店长梁小姐介绍，店内的饰珠有威尼斯印第安的玻璃珠、秘鲁的陶珠、奥利的施华洛世奇水晶、法国的仿金片、日本的梦幻珠等，五彩缤纷，流光异彩。
按照饰珠的质地可分为玻璃、骨质、角质、陶制、水晶、仿金、木制等种类，其造型更是千姿百态：
珠型、圆柱型、动物造型、多边形、图腾形象等，美不胜收。
全部都是进口的，从几毛钱一个到几十元一个的珠子，做一个成品饰物大约需要几十元，当然，还要决定于你的心意。
“碧芝”提倡自己制作：
端个特制的盘子到柜台前，按自己的构思选取喜爱的饰珠和配件，再把它们串成成品。
这里的饰珠和配件的价格随质地而各有同，所用的线绳价格从几元到一二十元不等，如果让店员帮忙串制，还要收取１０％～２０％的手工费。
煤粉细度
<18%
体现市民生活质量状况的指标---恩格尔系数，上海也从1995年的53.4%下降到了2003年的37.2%，虽然与恩格尔系数多在20%以下的发达国家相比仍有差距，但按照联合国粮农组织的划分，表明上海消费已开始进入富裕状态（联合国粮农组织曾依据恩格尔系数，将恩格尔系数在40%-50%定为小康水平的消费，20%-40%定为富裕状态的消费）。
降低大友煤煤粉细度，促进煤粉的快速燃尽
二、大学生DIY手工艺制品消费分析磨煤机分离器开度约2.0～3格；定期清理分离器。
定期合理添加搭配钢球比例，提高煤粉均匀性
磨出口温度
70～75℃（大友煤）
提高大友煤煤粉着火热，降低印尼煤煤粉着火热；避免制粉系统爆炸与自燃事故
58～62℃（印尼煤）
现在是个飞速发展的时代，与时俱进的大学生当然也不会闲着，在装扮上也不俱一格，那么对作为必备道具的饰品多样性的要求也就可想而知了。
磨旁路风风门
为了解目前大学生对DIY手工艺品制作的消费情况，我们于己于人2004年3月22日下午利用下课时间在校园内进行了一次快速抽样调查。
据调查本次调查人数共50人，并收回有效问卷50份。
调查分析如下：
30～50%
（六）DIY手工艺品的“创作交流性”提高一次风粉温度，为煤粉的早期燃烧提供更多的空气
根据负荷进行相应调整
自制性手工艺品。
自制饰品其实很简单，工艺一点也不复杂。
近两年来，由于手机的普及，自制的手机挂坠特别受欢迎。
料位
600～800Pa
保持较高料位，维持较低煤粉细度
印尼煤控制在500Pa
给煤量
非均等给煤
控制大友煤给煤量
10、如果学校开设一家DIY手工艺制品店，你希望＿＿＿＿＿避免在较高出力下运行，尽可能降低大友煤耗煤量，而多消耗印尼煤。
9、效果检查
1）掺烧对主要指标的影响
8、你是如何得志DIY手工艺制品的？
PS:
消费者分析
脱硫装置后SO2浓度（mg/Nm3）
100
80
125
脱硫系统耗电率（%）
1.16
1.11
1.1
石灰石耗量（Kg/kWh）
0.009
0.007
0.0068
脱硫效率（%）
93.75
94.35
93.5
国内神混煤掺烧印尼煤对指标的影响
1）掺烧低卡的印尼煤的量较大，低卡热值的印尼煤水分达到34％以上，甚至高达40％，比设计值增加约25％以上，排烟损失大，排烟温度较掺烧前高出10℃。
2）掺烧低卡印尼煤时，锅炉效率下降，较设计值低0.74%，主要是排烟损失引起的。
3）掺烧低卡印尼煤时，由于煤量大，锅炉送风量、烟气量均增加较多，造成引、送、一次风机、增压风机电耗上升，造成厂用电率上升较多。
4）掺烧了低卡印尼煤由于磨给煤量大，磨煤机超出力运行，煤粉相对较粗，飞灰含碳量上升较大，锅炉不完全燃烧损失增大。
5）掺烧印尼煤后，机组的发电、供电煤耗增大，分别比单烧前上升了1.1g/kwh，1.66g/kwh.
低热值印尼煤与大友煤（Vdaf约31％）、部分高热值澳洲煤（Vdaf约25％）掺烧后对指标的影响：
1）由于大友煤（Vdaf约31％）、高热值澳洲煤（Vdaf约25％）挥发份较低，着火推迟，所需风量高，排烟温度较掺烧前高出13℃，排烟损失大，综合影响煤耗2.16g/kwh。
2）大友，澳洲煤煤质较硬，难磨，制粉系统出力下降，制粉系统电耗上升，机组厂用电率上升近0.33%。
3）大友，澳洲煤挥发份相对偏低，二者的燃尽特性与印尼煤相差两个等级以上，部分大友、澳洲煤不能得到充分的燃烧，造成飞灰可燃物偏高，较单烧前分别上升9.11%，6.74%，影响发电煤耗上升较多。
4）大友煤在燃烧初期产生焦油，隔绝了煤粉与空气的接触，并凝聚形成大颗粒煤粉，影响了煤粉的充分燃烧，也造成了机械不完全燃烧损失的增加。
2、对生产设备的影响分析
1）、对换热部件的影响
由于掺烧后，锅炉烟灰量增加，受热面磨损有加剧的情况，按影响较大的低温再热器情况看，管子壁厚磨损有所增加，目前通过加强检查，采取加装护瓦措施，磨损在可控范围。
2）、对制粉系统的影响
掺烧后制粉系统出力增加，设备的磨损增加较大，特别是磨煤机出口分离器和粉管的磨损较快，目前两台炉磨煤机出口分离器已经进行贴陶瓷防磨处理；分离器出口粉管也在外部进行防磨处理。
3）、对锅炉燃烧设备的影响
因燃用印尼煤的热值相对偏低，导致锅炉无法带满出力且锅炉效率低，机组风烟系统、除灰系统等均在在高限工况下运行，设备的可靠运行裕度下降。
因印尼煤挥发分较高，容易着火，着火距离较短，当一次风速控制不好的时候容易导致燃烧器喷口结焦。
同时在燃烧器区域侧墙水冷壁存在高温腐蚀倾向。
4）、对风烟系统设备的影响
由于掺烧后造成烟灰量增加，烟道钢板和撑杆的磨损速度加快，特别是空气预热器至电除尘段烟道，转向多而急（4个90°弯），目前两台炉空气预热器至电除尘段烟道转向处已经磨穿，进行了贴焊处理，面积约110平方米，内部撑杆迎风面已经已经磨穿，拟加防磨角钢处理。
整个烟道转向处拟进行防磨处理。
5）、对脱硫系统设备的影响
低热值的印尼煤水分高，造成锅炉烟气量比校核煤种2增大约20％以上（比设计煤种将增大30％以上），且排烟温度升高，导致脱硫系统系统阻力增大，增压风机出力受阻，对脱硫系统安全运行形成较大威胁
3、掺烧对成本的影响
1）、掺烧煤种
项目
煤种
低位热值
挥发份
全水分
灰份
硫份
（ar）Kcal/Kg）
（daf）（%）
（ar）（%）
（ar）（%）
（ad）（%）
典型煤种
印尼、菲律宾煤
一
高硫分印尼煤
4900
48.41
17.1
6.76
0.74
二
低热值印尼煤
3800
50.74
34.3
3.49
0.17
三
低热值菲律宾
4100
49.48
26
11.02
0.68
典型煤种四
国内高硫煤
5144
38.88
9.3
20.98
1.12
典型煤种五
外购、神混煤
5149
36.92
16
13.78
0.51
典型煤种六
大友煤
5497
36.87
6.9
21.45
0.6
典型煤种七
澳洲煤
5983
24.19
7.2
18.85
0.56
典型煤种八
神华混煤
5012
37.27
17.8
13.12
0.57
典型煤种九
中煤平煤
5426
38.01
8.4
19.22
0.61
年均加权
5089
41.77
18.261
10.44
0.67
2）、典型掺配方式
项目
煤种
低位热值
挥发份
全水分
灰份
硫份
掺配方式（比例）
（ar）Kcal/Kg）
（daf）（%）
（ar）（%）
（ar）（%）
（ad）（%）
掺配煤种一
混煤与低热印尼煤
4649
44.87
21.45
11.5
0.38
1:
01
掺配煤种二
混煤与高硫印尼煤
5199
42.64
12
14.1
0.67
1:
01
掺配煤种三
混煤与低热印尼煤
4931
42.2
16.6
14.8
0.45
2:
01
掺配煤种四
混煤与高热印尼煤
5382
43.8
14.5
10.5
1.39
1:
02
掺配煤种五
混煤与高热印尼煤
5368
44.66
15.45
9.1
1.49
1:
03
掺配煤种六
低热印尼煤与高热印尼煤
4563
50.06
27.15
3.3
0.97
1:
02
3）、按照全部采购神混煤，按照当年煤炭价格对比掺烧前后成本影响
1）、掺烧印尼煤对入厂标煤单价（不含税）影响很大，2011年，2010年，2009年差值分别为39元/吨，58元/吨,26元/吨。
2）、仅考虑机组煤耗上升因素，而不考虑设备、安全影响及财务等其他成本，比较掺烧对成本的影响。
4）、对成本影响的结论分析
开展煤炭掺烧工作，可以多燃烧低热值煤炭，有利于降低入厂标煤单价，从而有效降低发电燃煤成本。
2009年、2010年、2011年开展燃煤掺烧工作后，原煤热值分别为5286大卡、5133大卡、4855大卡，其折算的入厂标煤单价（不含税）分别比5000大卡原煤折算的入厂标煤单价（综合平均不含税）分别低39元/吨、58元/吨、26元/吨，按照全年发电量所需煤炭数量，计算得出：
燃煤成本降低最高可达1亿元，效果非常明显。
需要指出的是掺烧后的混合煤质指标要参考锅炉的特性，应先做相关燃烧试验得出参考意见。
同时还要根据脱硫、除尘器以及磨煤机出力、风机出力等重要辅机设备和系统的能力进行综合考虑。
10、巩固措施
1）掺烧工作的优劣势分析
2、存在的难点及需要解决的问题
设备方面
1）、制粉系统设计无备用，在掺配较低热值印尼煤时磨煤机出力受限，机组带负荷能力受到一定影响。
2）、此类型双进双出磨煤机分离器折向门调节困难，各挡板开关不一致。
回粉管易被软杂物堵塞，引起分离效果差，灰渣可燃物高。
3）、在掺烧比例较大，或单磨烧印尼煤时，制粉系统爆炸隐患尤为突出，制约了燃煤掺烧力度。
4）、煤场设计存煤量偏小，造成堆放困难，特别是煤种较多时，无法满足配煤要求。
管理方面
没有形成数字化煤场、机组效能在线分析、成本实时分析的信息平台，很多分析依靠个人，数据不能及时沟通，决策周期长，往往错过了最佳时机。
11、总结和下一步打算
1）、通过近4年的不断摸索各种煤种的掺烧工作，基本掌握本公司锅炉燃煤掺烧的煤质范围，能够按照机组特性和经营情况合理配煤。
2）、通过掺烧经验结合煤炭市场价格情况，合理指导燃煤采购，使发电成本显著降低，实现了发电量和经济效益双丰收。
3）、提高了公司经营管理和技术管理人员的技能水平和综合分析能力，培养了一批能够科学分析、工作严谨、勇于实践和总结的技术人才。
4）、形成了公司卓有成效的燃煤采购原则，同时为二期工程建设积累了丰富的经验。
5）、公司广泛开拓煤源，加大燃煤掺烧力度，有力保证了机组发电用煤，2009年在经营形势非常差的情况下实现了扭亏为盈，2010年实现盈利过亿元，2011年盈利过亿元。
所以，总体上配煤掺烧在火电厂中应当大力提倡，这样能有效降低发电成本，但需要根据机组不同特性，通过各种试验方法，确定掺烧煤种和原则，并分析确定风险源和控制措施，在保证安全情况下进行。
需要强调的是，配煤掺烧效果的好坏，不是一个部门，不是一个专业的工作，需要燃料采购、煤场管理、运行管理、经营管理等各方面协作配合才能做到最优效果。
2、进一步优化掺配煤的建议和措施
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