电厂燃料管理160623

火力发电厂燃料管理◆2010年全国发电量41413亿千瓦时，比上年增长13.3%，增幅较上年提高7个百分点。其中，火电33253亿千瓦时，增长11.7%；年末全国发电设备容量96219万千瓦，其中火电70663万千瓦，占73.4%；全国供电煤耗335克标煤/千瓦时。发电用煤9.1亿吨标煤。◆2010年热电板块全年发电量306.42亿千瓦时，完成年度计划的102.47％，同比增加26.51亿千瓦时，增幅9.47％；供热量2.99亿吉焦，完成年度计划的105.13％，同比增加0.28亿吉焦，增幅10.2％；截至2010年低，中石化装机容量535.7万千瓦，锅炉蒸发量38545吨/小时；平均供电标煤耗349克标煤/千瓦时；燃料消耗量2408.8万吨，其中煤炭2384.2万吨，折标煤1711.2万吨。一、概况◆电厂的燃料费用占发电成本的60％～85％左右；因此，加强电厂燃料管理，对于电厂成本控制有很重要的意义，下图是二电站的分项成本，燃料成本占81%。◆燃料可分固体燃料、液体燃料、气体燃料和水煤浆，一般发电厂的燃料消耗以固体燃料为主，液体燃料作为锅炉辅助燃料。◆固体燃料主要有煤、石油焦、油页岩等。其中，煤占绝大多数。一、概况194.0810,161.30858.10170.101,015.5012,399.08-2,000.004,000.006,000.008,000.0010,000.0012,000.0014,000.00一、辅助材料二、燃料三、动力四、职工薪酬五、制造费用合计一、概况图8：2005～2009年消耗燃料分品种对比图煤炭2110煤炭2172煤炭2250煤炭2292煤炭21020029焦126焦160焦163焦183焦237油128油77油50油24油23气48气54气49气53气54211302505007501000125015001750200022502005年2006年2007年2008年2009年万吨050100150200250300350400万吨煤炭石油焦燃料油燃料气水煤浆中石化燃料消耗情况◆煤是指植物遗体覆盖在地层下压实，经复杂的生物和物理化学作用，转化而成的固体有机沉积岩；◆煤的化学分析（元素分析）成分分为：C、H、O、N、S、A(ash)、M；◆可燃成分：C，H，部分S◆不可燃成分：其它成分◆工业应用常用工业分析：全水、挥发份、灰分、低位热值、硫、灰熔融指数、可磨系数。二、煤的化学成分◆用各个成分的质量百分数来表示；◆采用四种不同的“基”准的质量成分表示：1、收到基ar：表示收到煤中全部成分的质量百分数总和，是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%。2、空气干燥基ad：表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量百分数总和，是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%。3、干燥基d：表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的质量百分数总和，干基中各成分不受水分变化的影响。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%。4、干燥无灰基daf：表示在不含水分和灰分的条件下，各组成成分的质量百分数总和，各成分不受水分和灰分变化的影响。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%。三、煤成分的表示方法及其换算◆四、燃料成分及各种“基”的关系◆五、各种“基”的换算◆按煤的煤化程度及工艺性能进行分类，可分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类，是以炼焦用煤为主的工业分类法，《中国煤炭分类》(GB5751-1986)，14小类，29个品种。◆无烟煤：WY01（Hdaf0～2）02（＞2～3）03（＞3）Vdaf≤10%◆烟煤：YM11～16；21～26；31～36；41～46Vdaf＞10%◆褐煤：HM51；52Vdaf＞37%◆泥煤：黄褐色泥状煤，是洗煤厂粒度在0.5mm以下的一种洗煤产品。它由低等或高等植物遗骸形成，质地很软，固定碳含量不高，约为55%～62%，挥发分含量（Vdaf＝50%～70%）和水分含量（Mt＝40%～80%）很高。其发热量最低，一般为4180～4600kJ/kg。◆劣质煤：高灰分（大于40%）、低热值（低位发热量低于16.7MJ/kg）的烟煤，或者高水分（大于30%）、高灰分（大于40%）和低热值的褐煤，或者挥发分很低（干燥无灰基挥发分小于10%）的无烟煤六、炼焦用煤分类◆烟煤粘结指数G（GB/T5447-1997）：主要测试要点是被测煤样与专用无烟煤在坩埚中混合，压紧放入850℃的马弗炉中15min，取出冷却至室温，从坩埚中取出压块，在转鼓中分两次转动，用1mm的筛子筛分，测量筛上遗留物，根据公式计算筛上遗留物与总焦渣的比例。其实际意义是燃烧后，焦占总质量的比例。数字越大，表示结焦（粘结）倾向越大。◆胶质层最大厚度Y（GB/T479-2000）：煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。其中Y值是通过测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520～630℃）。表示结焦性能。七、炼焦用煤分类依据◆恒湿无灰基（maf）：煤样的这种状态是换算出来的。恒湿的含义是指温度在30℃，相对湿度为96%时测得煤样的水分（或叫最高内在水分）。◆奥亚膨胀度bGB/T5450-1997：测试要点是将试验煤样按规定方法制成一定规格的煤笔，放在一根标准口径的管子(膨胀管)内，其上放置一根能在管内自由滑动的钢杆(膨胀杆)。将上述装置放在专用的电炉内，以规定的升温速度进行加热，记录膨胀杆的位移曲线。以位移曲线的最大距离占煤笔原始长度的百分数。数字越大，表示粘结性越大。◆透光率PMGB/T2566-2010：测试要点是煤与混合酸（硝酸：磷酸：水=1：1：9），在规定条件下生成的溶液，对一定波长的透光性，即透光率（%）。透光率越大，表示煤化程度越高。七、炼焦用煤分类依据八、炼焦用煤分类简图◆无烟煤：6.5％＜Vdaf＜10%贫煤：10％＜Vdaf＜20%烟煤：中挥发分烟煤20％＜Vdaf＜28%中高挥发分烟煤28％＜Vdaf＜37%褐煤：Vdaf＞37％◆《发电煤粉锅炉用煤技术条件》（GB/T7562-2010）全水、灰分、挥发分、全硫、低位热值、哈氏可磨系数、煤灰熔融软化温度◆发电用煤选用原则：一般锅炉是根据煤种设计计算的，对已设计成型的锅炉，只适用发电用煤的某一个类别，不能夸级供应。在某些特殊的情况下，无法按设计煤种供应时，可选挥发分高一级的煤种。尤其对CFB锅炉，我们往往片面的认为燃料适应性广，那是在设计新锅炉时，可以按任一煤种设计，但一旦设计成型，燃料类别也是确定的，除非，设计时已考虑燃烧多种燃料的要求。适应多燃料的锅炉，往往受热面积偏大，因为要考虑烧最低热值煤种时锅炉的出力能达到设计能力。九、发电用煤分类十、锅炉煤质允许偏离范围煤种Vdaf（％）Aar（％）Mar（％）Qnet，ar（％）灰变形温度DT（℃）无烟煤±1±4±3±10-50贫煤±2±5±3±10-50低挥发分烟煤±5±5±4±10-50高挥发分烟煤±5+5，-10±4±10-50褐煤－±5±5±7-50◆从上表可看出，对已设计成型的锅炉，对煤种的要求比较高，但现在，由于煤炭供需关系的影响，也由于认识误区，锅炉的煤质变化很大，这是导致锅炉热效率不高的一个重要因素。◆近年来，一些石化企业集团随着原油变重、重质燃料油市场缩小以及环保对汽油、柴油质量要求的提高，结合我国循环流化床锅炉（简称CFB锅炉）技术的发展，开始走延迟焦化-CFB锅炉的技术路线。◆石油焦又名生焦，是以原油蒸馏后的重油或其它重油经延迟焦化工艺而生成的产物，故称之为延迟石油焦，简称石油焦。石油焦的产量约为原料油的25～30%。其低位发热量约为煤的1.5～2倍，一般低位热值大于31.4MJ/kg，灰分含量不大于1%，挥发分含量较低，品质接近于无烟煤。因此一般煤粉锅炉不能单独燃用石油焦，而经专门设计的CFB锅炉可单独或部分掺烧石油焦。◆根据硫含量的不同，可分为高硫焦（硫含量3%以上）和低硫焦（硫含量3%以下）。（1）高硫焦：一般用作水泥厂和发电厂的燃料。（2）低硫焦：可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。其中高品质的低硫焦（硫含量小于0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂。一般品质的低硫焦（硫含量小于1.5%）常用于生产预焙阳极。而低品质石油焦主要用于冶炼工业硅和生产阳极糊。十一、石油焦概述◆硫含量：≤5.5%；◆水分：≤10%；◆钠+钾：≤150mg/kg；◆镍+钒：≤600mg/kg；◆其余指标按煤炭工业分析要求。十二、CFB锅炉用石油焦质量指标◆假定石油焦热值为煤的1.5倍，硫含量为3％，煤硫含量为1%，钙硫摩尔比（Ca/S）为2，石灰石中碳酸钙含量为95%，石灰石粉价格为300元/吨，煤炭价格为750元/吨。则：◆等效1吨煤热值的石油焦为：1/1.5＝0.67吨；◆增加硫的质量为：0.67×0.03-0.01＝0.01吨；◆增加纯碳酸钙质量为：0.01×2×100/32＝0.0625吨；◆增加石灰石粉耗量为：0.0625/0.95＝0.0658吨；◆盈亏平衡点的石油焦价格为：（0.0658×300+750）/0.67＝1149元。十三、煤焦价格平衡点◆主要内容：从编制燃料计划开始，至燃料混配后送入炉内止，包括燃料计划管理、计量管理（也称检斤）、质量验收（也称检质）和燃料储存、输送综合管理。◆主要任务：通过上述过程的管理，确定最佳的燃料采购方案，最佳的入炉燃料配比方案、尽量减少所购燃料的数量损失（亏吨）、热量损失（亏卡）。◆主要难点：电力企业是连续生产，而燃料管理涉及采购、运输、破碎、混配等一系列过程，不同部门，保供任务繁重；燃煤是固体物料，质量不均匀，而现阶段又不能做到在线实时检测，质量验收困难；煤炭需求量大，而计量涉及好多关口，包括水尺、皮带秤、衡器等，各种计量方式均有误差，减少亏吨任务繁重。十四、燃料管理主要内容和任务◆1、发电需用燃煤量Bf＝（Ef×bf×29308）/Qnet,ar×10-6式中：Bf——计划期内发电需用的原煤量，万t；Ef——计划期内计划发电量，万kWh；bf——往年同期发电标准煤耗，g/kWh；Qnet,ar——设计煤种的低位发热量，kJ/kg。◆2、供热需用燃煤量Br＝（Er×br×29308）/Qnet,ar×10-6式中Br——计划期内供热需用的原煤量，万t；Er——计划期内计划供热量，GJ；br——往年同期供热标准煤耗，kg/GJ；Qnet,ar——设计煤种的低位发热量kJ/kg。◆纯凝发电厂，则按第1项确定；若是热电厂，分别确定计划发电量、计划供热量后，分别按第1、2项计算，两者相加即可。十五、燃煤计划管理◆3、比质比价：是指根据锅炉的设计煤种的低位热值和挥发分指标，除指标范围外再选取稍高和稍低于指标的共4～5家燃煤供应商，按比例计算混合煤价，从中选出符合设计煤种的最低价方案。例：假定某厂设计收到基低位发热量Qnet,ar＝22500～24500kJ/kg，挥发分Vdaf＝22.0%～25.0%，计划采购燃煤产地分别为A、B、C、D四个地方，甲方案是A煤占40%、B煤占40%、C煤占20%；乙方案是A煤占30%、B煤占40%、D煤占30%；丙方案是A煤占50%、B煤占30%、D煤占20%；丁方案是A煤占30%、B煤占50%、C煤占20%；戊方案是A煤占30%、B煤占30%、D煤占40%（见表3－9），试用比质比价方案进行比较，选择最佳方案。◆解（1）计算各种方案的低位热值和干燥无灰基挥发份，选出符合设计煤种要求的方案；ΣQ＝QAXA+QBXB+QCXC+QDXDΣV＝VAXA+VBXB+VCXC+VDXD（2）计算选出方案的标煤价，最小者最优；ΣY＝YAXA+YBXB+YCXC+YDX