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摘要：随着我国电力事业的不断发展，目前燃煤机组已经发展到了1000MW级别，300MW级别机组主要以煤粉炉为主，煤矿生产产生的大量的煤矸石及煤泥对环境造成污染，为解决这一矛盾，合理布局建设煤矸石、煤泥综合利用电厂就显得尤为重要。
关键词：发电、低热值煤、煤矸石、煤泥
一、概述
根据《国务院关于印循环经济发展战略及近期行动计划的通知（国发[2013]5号》，通知中指出：加强节能降耗，调整优化电源结构，淘汰落后小火电机组，提高火电机组技术装备水平。加大锅炉设备节能改造，降低厂用电率。鼓励发展热电联产，严格实行“以热定电”。支持可再生能源发电和资源综合利用电厂建设。加强可再生能源发电以及符合条件的煤层气、煤矸石、余热余压、垃圾等综合利用电厂并网发电。
二、煤泥、煤矸石的热值分析
目前，随着洗煤工艺的进步，煤泥的低位发热量均在1400Kcal/kg至2000Kcal/kg之间，煤矸石的低位发热量在1000Kcal/kg至1800Kcal/kg之间（老的尾矿库除外），达不到煤粉炉的最低发热量，煤泥及煤矸石的处置将花费大量的人力物力，且可能对环境造成污染，为能对废物进行综合利用，必须采用低热值煤的循环流化床锅炉进行燃烧，通过对煤泥、煤矸石的二次利用，在保证煤泥烧失量的前提下，可以变为可综合利用的粉煤灰，煤矸石产生的炉渣也具有良好的利用价值。
三、案例分析
贵州盘江精煤股份有限公司火铺矸石发电厂于2004年投产发电，属于矿井自备电厂，在2014年以前，该厂主要的燃料为30%的电煤加70%的煤泥，燃料成本居高不下，且矿仅需花费大量资金对煤泥进行处置，改造前锅炉存在的主要问题：
1、给料高度不够（或称高位给料不够）。
煤泥团在下落过程中要实现预热，外层干结，内部的水分汽化后可将煤泥团爆裂，落到床面时进一步碎裂后燃烧。高度不够则无法充分实现爆裂燃烧。而底部给煤泥份额有限，难超30%，只能依靠大量混煤维持燃烧。
2、无高温分离器，燃烧效率不高，造成飞灰含碳量高。
原炉型一般要求小于1mm的煤粉粒度小于30%，煤泥量增加后，小于1mm的煤粉若大于30%，会给锅炉运行及热效率带来不利影响，造成飞灰含碳量高。
3、原炉型仅为两回程燃烧方式，入炉煤在锅炉内停留时间短，燃烧效率低，影响发电负荷及生产副产品的品质。
2015年起，陆续对在运的3台锅炉进行优化改造，主要改造范围如下：
1、对锅炉布风板及风帽进行改造，增加锅炉送风量并降低流速，增加燃料在炉膛内的燃烧时间;采用带台阶的风帽，风帽自成一平面，打焦、清炉、更换十分方便，空气通过风帽能耗小，大颗粒不沉底;
2、对炉膛进行改造，将原来的单回程改为三回程，增大燃烧面积，除炉膛四周布置水冷蒸发受热面外，还增加了前、中隔墙膜式蒸发受热面。同时，为了保证悬浮段以上一、二、三回程的烟气温度（900～950℃），给粉末颗粒创造良好的燃烧条件，大部分蒸汽受热面均敷了浇注料或挂砖，以降低水冷壁水冷度，使物料能够充分燃烧;
3、增加旋风分离器，采用一级高温“U”型分离器，一级高温高效旋风分离器的双高温分离器。二级分离器阻力之和为850Pa，分离器效率≥99%，对物料进行二次分离，再次回燃，提升锅炉蒸发量并保证燃料的烧失量小于8%;
4、对二次风系统从新进行优化布置，在炉膛上部炉墙四角布置强旋二次风，保证细颗粒在进入过热器冷却之前能得到充分燃烧，并增加低氮燃烧系统，在保证物料充分燃烧的情况下使NOx出口浓度低于200mg/m3;
5、对燃料供应系统进行改造，主要是对煤泥泵送系统进行改造，将来的10m3煤泥泵改造为20m3煤泥泵，保证每台锅炉至少有两台煤泥泵供应煤泥。
火铺矸石发电厂经过锅炉技改后，大大的增加了煤泥的掺烧量，目前，在锅炉正常出力的情况下，煤泥掺烧量由原来的不到70%提升至95%以上，仅添加部分电煤或煤矸石以维持锅炉料层，保证锅炉稳定燃烧，提高锅炉效率，并降低飞灰含碳量，飞灰含碳量均低于6%，使粉煤灰能综合利用。2019年火铺矸石发电厂实现盈利1200万元，全年共燃烧煤泥54万吨，产生粉煤灰20余万吨全部由水泥厂进行综合利用，产生炉渣3万吨由电厂周边砖厂全部进行综合利用。
4 结束语
低热值煤燃烧已经是一项比较成熟的技术，只需对当地的煤种进行燃料（煤泥、煤矸石等）分析，根据热值对锅炉进行优化设计，低热值煤燃烧目前最好的利用途径是采用CFB锅炉机组发电，对低热值煤进行以发电为主，燃烧产物进行二次综合利用，这样不仅能够降低发电成本，并且符合我国环保发展的理念。
参考文献
1、《贵州盘江精煤股份有限公司老屋基“上大压小”低热值煤热电联产动力车间项目初步设计》（检索号：52-F06541C-A-01）。
2、《贵州盘江精美股份有限公司火铺矸石发电厂Ⅰ期、Ⅱ期锅炉改造方案及图纸》。
3、《国务院关于印循环经济发展战略及近期行动计划的通知（国发[2013]5号》。
4、《关于进一步做好煤电行业淘汰落后产能的通知》（发改能源[2016]855号）。
5、《贵州盘江精煤股份有限公司火铺矸石电厂循环流化床锅炉及环保设施综合改造投資项目可行性研究报告》
关键词：发电、低热值煤、煤矸石、煤泥
一、概述
根据《国务院关于印循环经济发展战略及近期行动计划的通知（国发[2013]5号》，通知中指出：加强节能降耗，调整优化电源结构，淘汰落后小火电机组，提高火电机组技术装备水平。加大锅炉设备节能改造，降低厂用电率。鼓励发展热电联产，严格实行“以热定电”。支持可再生能源发电和资源综合利用电厂建设。加强可再生能源发电以及符合条件的煤层气、煤矸石、余热余压、垃圾等综合利用电厂并网发电。
二、煤泥、煤矸石的热值分析
目前，随着洗煤工艺的进步，煤泥的低位发热量均在1400Kcal/kg至2000Kcal/kg之间，煤矸石的低位发热量在1000Kcal/kg至1800Kcal/kg之间（老的尾矿库除外），达不到煤粉炉的最低发热量，煤泥及煤矸石的处置将花费大量的人力物力，且可能对环境造成污染，为能对废物进行综合利用，必须采用低热值煤的循环流化床锅炉进行燃烧，通过对煤泥、煤矸石的二次利用，在保证煤泥烧失量的前提下，可以变为可综合利用的粉煤灰，煤矸石产生的炉渣也具有良好的利用价值。
三、案例分析
贵州盘江精煤股份有限公司火铺矸石发电厂于2004年投产发电，属于矿井自备电厂，在2014年以前，该厂主要的燃料为30%的电煤加70%的煤泥，燃料成本居高不下，且矿仅需花费大量资金对煤泥进行处置，改造前锅炉存在的主要问题：
1、给料高度不够（或称高位给料不够）。
煤泥团在下落过程中要实现预热，外层干结，内部的水分汽化后可将煤泥团爆裂，落到床面时进一步碎裂后燃烧。高度不够则无法充分实现爆裂燃烧。而底部给煤泥份额有限，难超30%，只能依靠大量混煤维持燃烧。
2、无高温分离器，燃烧效率不高，造成飞灰含碳量高。
原炉型一般要求小于1mm的煤粉粒度小于30%，煤泥量增加后，小于1mm的煤粉若大于30%，会给锅炉运行及热效率带来不利影响，造成飞灰含碳量高。
3、原炉型仅为两回程燃烧方式，入炉煤在锅炉内停留时间短，燃烧效率低，影响发电负荷及生产副产品的品质。
2015年起，陆续对在运的3台锅炉进行优化改造，主要改造范围如下：
1、对锅炉布风板及风帽进行改造，增加锅炉送风量并降低流速，增加燃料在炉膛内的燃烧时间;采用带台阶的风帽，风帽自成一平面，打焦、清炉、更换十分方便，空气通过风帽能耗小，大颗粒不沉底;
2、对炉膛进行改造，将原来的单回程改为三回程，增大燃烧面积，除炉膛四周布置水冷蒸发受热面外，还增加了前、中隔墙膜式蒸发受热面。同时，为了保证悬浮段以上一、二、三回程的烟气温度（900～950℃），给粉末颗粒创造良好的燃烧条件，大部分蒸汽受热面均敷了浇注料或挂砖，以降低水冷壁水冷度，使物料能够充分燃烧;
3、增加旋风分离器，采用一级高温“U”型分离器，一级高温高效旋风分离器的双高温分离器。二级分离器阻力之和为850Pa，分离器效率≥99%，对物料进行二次分离，再次回燃，提升锅炉蒸发量并保证燃料的烧失量小于8%;
4、对二次风系统从新进行优化布置，在炉膛上部炉墙四角布置强旋二次风，保证细颗粒在进入过热器冷却之前能得到充分燃烧，并增加低氮燃烧系统，在保证物料充分燃烧的情况下使NOx出口浓度低于200mg/m3;
5、对燃料供应系统进行改造，主要是对煤泥泵送系统进行改造，将来的10m3煤泥泵改造为20m3煤泥泵，保证每台锅炉至少有两台煤泥泵供应煤泥。
火铺矸石发电厂经过锅炉技改后，大大的增加了煤泥的掺烧量，目前，在锅炉正常出力的情况下，煤泥掺烧量由原来的不到70%提升至95%以上，仅添加部分电煤或煤矸石以维持锅炉料层，保证锅炉稳定燃烧，提高锅炉效率，并降低飞灰含碳量，飞灰含碳量均低于6%，使粉煤灰能综合利用。2019年火铺矸石发电厂实现盈利1200万元，全年共燃烧煤泥54万吨，产生粉煤灰20余万吨全部由水泥厂进行综合利用，产生炉渣3万吨由电厂周边砖厂全部进行综合利用。
4 结束语
低热值煤燃烧已经是一项比较成熟的技术，只需对当地的煤种进行燃料（煤泥、煤矸石等）分析，根据热值对锅炉进行优化设计，低热值煤燃烧目前最好的利用途径是采用CFB锅炉机组发电，对低热值煤进行以发电为主，燃烧产物进行二次综合利用，这样不仅能够降低发电成本，并且符合我国环保发展的理念。
参考文献
1、《贵州盘江精煤股份有限公司老屋基“上大压小”低热值煤热电联产动力车间项目初步设计》（检索号：52-F06541C-A-01）。
2、《贵州盘江精美股份有限公司火铺矸石发电厂Ⅰ期、Ⅱ期锅炉改造方案及图纸》。
3、《国务院关于印循环经济发展战略及近期行动计划的通知（国发[2013]5号》。
4、《关于进一步做好煤电行业淘汰落后产能的通知》（发改能源[2016]855号）。
5、《贵州盘江精煤股份有限公司火铺矸石电厂循环流化床锅炉及环保设施综合改造投資项目可行性研究报告》