摘要：为了提高发电企业配煤掺烧的安全性和经济性，通过大量的实验室模拟和现场运行实例研究，全面分析了火电厂常用的间断性掺烧、预混掺烧及分磨掺烧方式的特点，同时结合锅炉设计、运行特点及混煤燃烧特点，研究了掺烧方式与混煤燃烧性能的相互影响，最终从燃烧性能方面提出了入炉煤及掺烧煤种的煤质要求，同时根据掺烧煤种燃烧性能推荐了合适的掺烧方式并提出运行过程中的注意事项，并结合实例给出了不同掺烧方式容易发生的问题及解决方案。研究结果可为配煤掺烧及锅炉运行参数优化提供参考。 关键词：火电厂；配煤掺烧；掺烧要求；掺烧方式；安全掺烧；经济掺烧
近年来中国电煤价格不断攀升，燃煤电厂掺烧价格低廉的劣质煤等燃料已成为企业节约成本、提高效益的主要手段之一。由于部分电厂掺烧煤种多，煤质偏差大，缺乏合理有效的掺配方法，导致入炉煤质波动较大、严重偏离设计值等情况十分突出，入炉煤质与燃烧设备适应性差，运行中频繁出现锅炉灭火、效率下降、结渣积灰、汽温参数异常、受热面腐蚀及超温和爆管、制粉系统爆炸、干燥出力不足、设备磨损、污染物排放不达标等诸多问题，使设备检修维护费用增加，运行安全经济环保性变差，实际效果严重偏离预期。
1掺烧煤种基本要求
当入炉煤有部分或全部煤种为非设计煤时，需考虑燃用煤种的着火及燃尽性能。煤种的着火、燃尽性能主要与挥发分相关。要保证煤粉在炉膛内的燃烧效果，需保证入炉煤与锅炉设计煤煤质相差不宜过大。由于锅炉设计煤种不同，其对应的设备设计和运行参数相差较大。例如，对于难燃煤种，锅炉设计中通常会采用较大的炉膛截面热负荷和燃烧器区壁面热负荷、较小的容积热负荷、较高的运行氧量、较高的磨煤机出口温度及较细的煤粉等强化着火和燃尽的措施，而对于燃烧性能优异且具有严重结渣倾向的煤种，锅炉设计过程中不必过分强调稳燃，而是重点考虑采用较小的热负荷参数作为有效的防结渣措施，可选用更低的运行氧量、较粗的煤粉、更低的磨煤机出口温度等。
因此，电厂在实际生产运行中，通常避免掺烧与设计煤质差别过大的煤种，例如褐煤燃烧性能优良，但通常具有严重结渣沾污倾向，无烟煤锅炉掺烧褐煤可能导致制粉系统爆炸、干燥出力不足、一次风速增加引起粉管磨损严重、燃烧器喷口烧损、汽温不足、炉内结渣和沾污严重，以及易燃煤种抢风严重导致难燃煤燃烧困难、飞灰含碳量升高等问题。DL/T831—2015《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则》中提出了不同煤种入炉煤质与设计
煤种的偏差要求，主要特点是当设计煤种挥发分越低，燃烧性能变化越大，要求的偏差范围就越小。当掺烧煤种性能差异较大时，混煤燃烧效果与比例的关系通常会出现非线性变化，该现象发生的原因在于易燃烧的煤种在混煤燃烧过程中“抢风”，使难燃煤在低氧分压条件下燃烧，导致混煤总体燃烧效果出现下降。着火性能方面通常也有较类似的变化趋势，采用煤粉气流着火炉测定了2种挥发分差异较大煤种掺混后的着火温度随挥发分的变化情况，可见混煤着火温度低于按挥发分加权得出的着火温度数据，其关系也呈非线性变化。混煤燃烧性能与用于掺烧的原煤性能有较大关系，且不易准确判别，因此当不同掺烧煤挥发分（Vdaf）绝对值相差在15%以上时，应先进行实验室燃烧性能试验以确定混煤方案是否可行，同时建议掺烧煤种应尽量是同类煤种或者邻近煤种，这是基于保证燃烧不会出现剧烈波动的主要手段。DL/T1445—2015《电站煤粉锅炉燃煤掺烧技术导则》对设计燃用无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的锅炉机组，分别规定了宜掺烧、可掺烧和不宜掺烧的煤种。
2主要配煤掺烧方式及其特点
电厂配煤掺烧方式主要分为间断性掺烧、炉外预混掺烧、分磨掺烧3种，部分电厂采用2种及以上掺烧方式的组合掺烧方式。
2.1间断性掺烧
间断性掺烧也称“周期性掺烧方式”，指锅炉在一定时间内燃用某煤种后，再燃用另外一煤种一定时间，如此循环。对于供煤比较困难或煤场较小不便存放的电厂，有来煤随到随烧的需求，适宜采用间断性掺烧方式。采用间断性掺烧时，锅炉燃用煤种挥发分及发热量不宜相差过大，以避免掺烧切换过程中由于挥发分和发热量差别过大导致的燃烧不稳、燃烧器烧损等问题，除此之外，在结渣防治方面，还要重点注意两方面问题：（1）避免长期高负荷燃烧结渣煤，以免在煤种切换过程出现大量落渣问题；（2）煤种切换过程，防止由于换煤过程中燃烧温度场和煤灰化学成分的变化引起塌焦或结渣加重等现象。
2.2炉外预混掺烧
炉外预混掺烧方式是将2种或2种以上入厂煤预先进行掺混，在进入炉膛之前完成混合。根据掺混方式不同，炉外预混掺烧主要分为煤场混合（煤场堆煤、中间煤场）、煤流混合（混煤罐、斗轮机）、混合方式等。对于炉外预混掺烧来说，由于混煤中的各成分分布较为均匀，保证了所有燃烧器的煤粉燃烧性能一致，燃烧易于控制，同时易结渣或易爆炸煤种均匀掺混了低结渣或低爆炸煤，可避免局部出现易融灰渣区或易爆炸煤粉区，对结渣、
爆炸防治较为有效。当电厂掺烧煤种的热值、挥发分等参数相差较大时，其混合的均匀性对燃烧的经济性及安全性有较大的影响。炉外预混掺烧的一个主要问题是不同煤种在炉外预混时难以达到所需的均匀性，对预混设备和预混控制要求较高，特别是当一种煤掺混比例较小时，很难实现均匀掺混，易导致事故的发生。B电厂300MW机组设计煤Vdaf为10%。曾燃用一船无烟煤:烟煤=9︰1的混煤，Vdaf为9.5%，与设计煤接近。但由于烟煤掺混量较小，未能与无烟煤充分混合，导致锅炉个别时段燃用全部为无烟煤，最终导致锅炉在较高负荷时频繁出现灭火和炉膛负压大幅度波动的事故。
3煤质参数对掺烧方式的影响
当待掺烧的煤种挥发分、低位发热量、灰熔点都较为接近时，对间断掺烧、炉外预混掺烧、分磨掺烧的适应性均较好。当待掺烧的煤种挥发分跨等级（或绝对值差15%以上）或低位发热量差异超10%时，若采用间断掺烧，则易出现挥发分或低位发热量差异过大导致的着火提前，燃烧器烧损的事故和着火推迟、燃烧不稳、灭火等事故，因此此时不建议采用间断掺烧，可采用炉外预混掺烧，推荐采用分磨掺烧，以提高挥发分和发热量差别较高的不同煤种的燃烧稳定性和安全性。当待掺烧的煤种灰熔点差异较大，且其中有低灰熔点
煤时，推荐采用炉外预混掺烧，以提高低灰熔点煤种与高灰熔点煤种掺混的均匀性，避免锅炉出现严重结渣事故。此时也可以根据低灰熔点煤的掺烧量酌情选用间断掺烧或分磨掺烧的方式。当待掺烧的煤种为易爆炸煤和流动性差的煤时，不建议采用间断掺烧和分磨掺烧，以避免单独燃用易爆炸煤和流动性差的煤出现爆炸和堵煤的现象。此时可采用炉外预混掺烧的方式，提高掺烧安全性。当待掺烧的煤种为高水分煤时，采用间断掺烧和分磨掺烧时，磨煤机全磨高水分煤可能会出现干燥出力不足的问题，因此此时建议采用炉外预混掺烧，以提高制粉系统干燥出力。
4结语
（1）掺烧煤种的燃烧性能是配煤掺烧方式选取的主要考虑因素之一，发电厂需结合自身设备特点，选取最为经济和安全的掺烧方式及掺配比例，并将入炉煤质与设计煤的偏差控制在一定范围内。（2）配煤掺烧煤种应为同类煤种或者相邻煤种。（3）配煤掺烧方式的选取还应考虑煤种的灰熔点、结渣及沾污、磨损、流动等其他煤质特性，应结合锅炉设备特点充分分析这些特性对运行带来的影响，选取合理的掺烧方式和掺烧比例，降低安全风险、减少事故隐患。
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