充分发挥燃料评价优化决策软件，积极降低锅炉运行成本

充分发挥燃料评价优化决策软件， 积极降低锅炉运行成本中国石化资产经营管理有限公司茂名石化分公司

第一部分.茂名石化分公司主要指标

茂名石化分公司主要指标 2010年指标提升技术因素： 2010年茂名电站锅炉技术指标在2009年基础上得到进一步提升，并保持较高水平，主要技术原因： 1.完成锅炉燃料评价优化决策系统，并投入应用。 2.2009年锅炉引风机增设变频控制系统投用，并取得显著效果。 3.2009年除氧器乏汽回收取得较好效果。

第二部分.燃料评价优化思路和工作

一. 煤炭品质对锅炉安全、经济运行的影响 （1）煤炭品质决定锅炉效率和运行成本锅炉效率： η=1-q2-q3-q4-q5-q6 q4=33727*AarD*(adD*CdD/(100-CdD) +afD*CfD/(100-CfD))/QarD q3=VgyD*(126.36*CO+358.18*CH4+107.98*H2)/QarD q2=(Ipy-apy*I1k0)*(100-q4)/QarD 根据以上分析锅炉效率η=f(煤炭组成，旋风分离器) 对于在役CFB锅炉，煤炭组成将是影响锅炉运行安全性、经济性唯一可控因素。合适的煤炭可以使锅炉运行达到条件范围内（可供选择的煤炭范围）最佳效果。

煤炭品质对锅炉安全、经济运行的影响2 （2）国家对环保监管力度不断加大。根据近年的政策和今后的发展，国家对锅炉烟气排放标准越来越严格，五年前，CFB锅炉烟气SO2排放浓度为1800mg,3年前为800mg，近年为400mg，再过两年，应该到100mg了。要降低烟气SO2排放浓度，必须降低煤炭的含硫量，低含硫煤炭价格较高，如何选择合适含硫量，既保证锅炉烟气达标排放，价格又能保持较低位置?。

煤炭品质对锅炉安全、经济运行的影响3 （3）国家节能监管力度提高，节能压力增大。不同煤炭定价标准仅反映煤炭热值变化，一般情况下，煤炭热值高其所对应锅炉效率高，但是由于煤炭价格高，其蒸汽成本可能偏高，近年乃至今后，国家对企业节能压力越来越大，正常而言，节能和经济效益是同一方向的，但是锅炉却不是这样，品质好的煤炭，锅炉效率高，但是价格也高，提高锅炉效率节能效益往往无法抵上该品质煤炭价格高出的那部分，此时节能与效益存在矛盾？。

煤炭品质对锅炉安全、经济运行的影响4 （4）煤炭保供与经济效益矛盾的压力一方面，考虑财务费用、库存容量等问题，煤炭库存量基本控制在15天，但是遇到台风暴雨，海上船煤供应不到位，安全保供压力非常大，茂名地区是一个台风暴雨多发地区，这种情况特别容易遇到。另一方面，由于天气、自然灾害或其他因素影响，原来燃用的优质煤炭供应量将出现困难，市场提供煤炭的质量将较大下滑，此时优劣煤炭掺混燃烧可能是应对目前困难的最好办法，但是，掺混煤炭品种如何选择才能达到预期（或最佳）的锅炉效率或经济效益？

二. 茂名石化分公司燃料供应困局 1.煤炭供应网络总部物装部（中国石化国际事业公司广东公司）广东茂名市外联公司（改制企业）广东茂名天然商贸发展有限公司（地方企业） ●由于茂名地理位置特殊，总部直供煤炭大约20%。 ●广东茂名外联公司作为茂名石化改制企业，煤炭供应量占60%以上。 ●广东茂名天然商贸发展有限公司作为竞争引入，煤炭供应量约20%

茂名石化分公司燃料供应困局2 2.茂名地理位置的特殊性 • 茂名地区周边没有大煤矿。 • 茂名地区是台风暴雨多发地区 • 茂名地区只有一个煤炭码头，煤炭船只最大装载量不超过2万吨。 • 煤炭码头到进厂，煤炭需接卸转堆，短途运输距离30公里，只能汽车倒运，倒运费高达34元/吨。 • 从秦皇岛茂名码头，船运费较镇海高出23元/吨。因此，煤炭从总部基地秦皇岛采购，由于统一价格、统一海运费，再加上码头转堆和短途倒运，茂名地区煤炭较广州、镇海至少高出57元/吨，与山东、天津地区更无法比较。

三. 锅炉燃料评价系统开发及应用 一方面，由于市场变化或其他原因，锅炉实际运行过程中，很难保证全部燃用设计煤种。对于在役锅炉，其结构是固定的，受热面、蒸发面无法随意调整，锅炉燃用非设计燃料，导致锅炉热负荷发生改变，热负荷减少低于锅炉的余量，锅炉出力不足，超过负荷余量则造成局部超温引起爆管。另一方面，市场提供的燃料是否能满足锅炉安全经济运行，或者所采购的燃料单价比较诱人，实际成本是否是最好的呢？烟气环保指标如何？这些问题均无法在燃料采购前得到解决。因此，开发一种锅炉燃料经济、安全评价系统对燃料采购显得非常重要，通过系统定量评价燃料的性价比，定量计算任何一种锅炉燃料燃烧的安全和经济性的，力求在现有的条件（锅炉结构和产汽量、一定的温度压力范围内）使锅炉运行相对达到经济和安全。

1.CFB锅炉非设计燃料评价优化系统开发情况 • 2008年在资产公司赵勇处长和支持和关心下组织系统开发立项准备工作。 • 2009年开始CFB锅炉非设计燃料评价系统开发。 • 2010年2月份完成系统开发，并开始试运行。 • 2010年8月份经过不断完善后正式投入应用。 • 2011年1月份通过中国石化科技部鉴定。 • 2011年1月份在胜利电厂马玉峰厂长的指点下作了进一步完善。

2.CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 （1）定量评价煤炭经济性、安全性和环保指标。在系统中输入煤炭工业分析指标（全水、分析水、分析灰含量、分析挥发份含量、分析硫含量、低位热值、高位热值和煤炭价格），界面如图，通过计算，系统能准确计算烟气含硫、脱硫效率、排烟温度、锅炉效率、炉膛出口温度、床层温度、旋风出口温度、吨蒸汽成本等20项反映锅炉运行经济性、安全性和环保指标数据。对比各种煤炭计算数据，可以准确选择高性价比煤炭。

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 燃料评价----输入燃料数据

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 输入工业分析数据计算煤炭元素分析数据

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 选择导入已计算得到的煤炭元素数据，确定计算精度

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 输入锅炉运行工艺参数

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1 这是计算结果，根据数据进行决策

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能1

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能2 （2）定量评价混合煤炭经济性、安全性和环保指标。在系统中输入任意两种煤炭的工业分析指标（全水、分析水、分析灰含量、分析挥发份含量、分析硫含量、低位热值、高位热值和煤炭价格）和混合比例，界面如图，通过计算，系统能准确计算混合煤炭烟气含硫、脱硫效率、排烟温度、锅炉效率、炉膛出口温度、床层温度、旋风出口温度、吨蒸汽成本等20项反映锅炉运行经济性、安全性和环保指标数据。对比混合煤炭各种混合比例的计算数据，可以准确选择安全、经济、环保的混合方案。

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能2 两种煤炭混合组成计算

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能2 通过选择煤炭数据库中两种不同煤炭，计算其混合组成

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能2 选择上步计算得到的混合煤炭组成数据，计算混合煤炭元素组成，后面操作与单种煤炭操作方法相同。

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能3 （3）计算锅炉运行效率和经济性。在系统中输入任意两种煤炭的工业分析指标（全水、分析水、分析灰含量、分析挥发份含量、分析硫含量、低位热值、高位热值和煤炭价格）和锅炉运行工艺参数，界面如图，通过计算，系统能准确计算煤炭锅炉效率、水冷壁传热系数、汽冷屏传热系数、吨蒸汽成本等9项反映锅炉运行经济性数据。对比计算数据，可以对锅炉运行状况进行诊断。

CFB锅炉非设计燃料评价优化系统主要功能3 选择对应燃料数据输入锅炉运行数据

锅炉燃料评价系统开发基本情况 3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧（1）成立煤炭评价优化小组牵头部门：公司煤炭主管部门（计划或质量）参与部门：供应、计划、生产、机动、动力厂（生产车间）、煤炭供应商

3.CFB锅炉燃料评价选掺烧2 （2）煤炭评价优化工作程序供应商供应部门系统评价评价小组第一步：供应商将市场能采购的煤炭工业分析数据和价格报供应部门。第二步：供应部门对数据进行核实整理报系统操作人员，由操作人员进行评价计算。第三步：由牵头单位组织评价小组会议，小组根据煤炭评价系统计算结果进行讨论，确定选择品种，交供应部门组织采购。

CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作3 （3）减少越南无烟煤采购量越南无烟煤2009年前是茂名锅炉煤炭重要来源，2009年之后其品质越来越差，燃料评价系统计算结果证明越南无烟煤性价比不存在任何优势，逐步减少该煤炭采购量，为确保煤炭安全供应，仅保留少量采购量。其组成和性价比数据如下表。

CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作3 越南无烟煤组成和性价比越南无烟煤由于热值高于秦皇岛烟煤，其价格较秦皇岛烟煤高（市场基本以热值计算价格），但是越南无烟煤灰含量高达28.51%，较秦皇岛烟煤20.73%高7.78个百分点。其锅炉效率90.30%，较秦皇岛烟煤90.98%低0.68个百分点，吨蒸汽可变成本高1.64元/吨。其性价比远低于秦皇岛烟煤。

CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作4 （4）开拓了贵州高硫高卡煤 2010年供应提出了贵州高硫高卡工业分析数据，初步认为是不错的煤种，但是含硫很高，灰分较低，挥发份较高，要求进行评价。

CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作4 贵州高硫高热值烟煤环保、安全和性价比数据高硫高热值煤价格表面与秦皇岛烟煤相差100元/吨，但是吨蒸汽成本却较秦皇岛烟煤低3.75元/吨，锅炉效率高1.25个百分点。但实际上高硫高热值烟煤不能单烧，因为烟气脱硫在效率93%条件下达到681mg/m3，只能考虑掺烧。

CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作4 贵州高硫高热值烟煤环保、安全和性价比数据混合是将高硫高热值煤按比例混合，表中混合1、混合2是按照5:5和4:6混合，前者性价比高，但是要求确保烟气排放达标，则脱硫效率必须达到94%，根据实际标定，我们CFB锅炉脱硫效率大约为92%，因此，混合2方案是可以实施的，该方案吨蒸汽成本较秦皇岛烟煤低1.39元/吨，锅炉效率高0.66个百分点。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作5 （5）优选了贵州高卡煤 2010年供应提出了贵州高卡工业分析数据，初步认为是不错的煤种，含硫较高，灰分很低，原煤价格较高，要求进行评价。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作5 贵州高卡烟煤环保、安全和性价比数据高热值煤价格表面与秦皇岛烟煤相差132元/吨，但是吨蒸汽成本却较秦皇岛烟煤低1.77元/吨，锅炉效率高0.96个百分点。性价比较秦皇岛烟煤高，但实际上该高热值烟煤不能单烧，因为该烟煤飞灰份额为121%，亦即无法单烧时无法建立正常灰循环，只能考虑掺烧。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作5 贵州高卡烟煤环保、安全和性价比数据表中混合是高卡烟煤与越南无烟煤按照4:6混合，脱硫效率84%，炉膛出口温度894 ℃，锅炉效率91.13%，较秦皇岛烟煤90.98%高0.15个百分点，吨蒸汽成本98.8元/吨，较秦皇岛烟煤低0.69元/吨，飞灰份额84%，掺烧完全满足安全、环保和经济性要求。根据以上评价，我们决定采购该高卡煤炭，并确定掺烧方案。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作6 （6）开拓了澳洲烟煤 2010年中国石化国事公司广东公司提供了澳洲烟煤工业分析数据，初步认为是不错的煤种，含水、含硫较低，挥发份适中，除灰分偏高外，其他指标比较理想，特别原煤价格相对秦皇岛烟煤较低，要求进行评价。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作6 澳洲烟煤环保、安全和性价比数据性价比方面，吨蒸汽成本却较秦皇岛烟煤低5.21元/吨，锅炉效率高0.52个百分点。除飞灰份额偏高外，其他安全环保指标均处于理想水平，适当掺混部分越南无烟煤，将是非常理想的燃料，特别是性价比。核算后建议供应立即采购，可惜由于种种原因没有采购进来。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作7 （7）抢购了南非烟煤 2010年中国石化国事公司广东公司提供了南非工业分析数据，除挥发份较澳洲烟煤低些、热值更高外，价格和其他指标与澳洲烟煤相似，初步认为是不错的煤种，要求进行评价。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作7 南非烟煤环保、安全和性价比数据南非煤热值较秦皇岛烟煤高4150kj/kg，价格仅相差55元/吨，吨蒸汽成本较秦皇岛烟煤低8.63元/吨，锅炉效率高0.45个百分点，性价比非常高。脱硫效率仅75%即确保烟气达标排放，炉膛出口温度902 ℃ ，床层温度883 ℃ ，在安全指标范围内，可单烧操作。南非烟煤热值高，而锅炉效率较澳洲烟煤低，主要是南非烟煤挥发份低，另外，南非烟煤含氢量1.63%，较澳洲煤3.58%低了1倍，这指标需要将工业分析数据转换为化学分析才看到。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作7 南非烟煤环保、安全和性价比数据表中混合是高卡烟煤与越南无烟煤按照4:6混合，脱硫效率84%，炉膛出口温度894 ℃，锅炉效率91.13%，较秦皇岛烟煤90.98%高0.15个百分点，吨蒸汽成本98.8元/吨，较秦皇岛烟煤低0.69元/吨，飞灰份额84%，掺烧完全满足安全、环保和经济性要求。根据以上评价，我们决定采购该高卡煤炭，并确定掺烧方案。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作8 （8）适当放宽煤炭硫含量煤炭硫含量对环保、安全和性价比影响数据

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作8 根据设计和标定，茂名使用的石灰石脱硫效率91%。上表中，编号2010128煤炭含硫0.51%，钙硫比分别为2.5、2.0、1.5和0.5时，烟气硫含量大约394mg/m3，按照该浓度计算，脱硫效率为70%，如果脱硫效率折算到80%，当煤炭硫含量过低时造成大量石灰石未反应而随飞灰和灰渣排出浪费，甚至造成安全隐患，早几年飞灰烫伤人和牲口也就是这个原因。根据计算，茂名设计煤炭含硫2.93%，实际设备无法将钙硫比控制在1.0以下（2009年锅炉测试已经证明这点）。

3.CFB锅炉燃料评价优选掺烧工作8 CFB锅炉烟气硫含量控制在200mg/m3 已经很不容易，2010128煤炭对应脱硫效率大约是83%（钙硫比1.0）。亦即即是相同条件，煤炭硫含量增大一些，烟气硫含量同样能达到200mg。如表中编号2010127煤炭，其含硫量为1.5%，钙硫比1.0时，烟气硫含量389mg/m3，脱硫效率88%，钙硫比1.5时，烟气硫含量363mg/m3，脱硫效率83% ，吨蒸汽成本从98.02元增加到98.38元，增加了0.36吨。根据定价规则，硫含量每提高0.1个百分点价格少2元，这样煤炭价格下降20元/吨，吨蒸汽成本下降到96.25元，较98.02元下降1.77元。因此，适度放宽煤炭硫含量指标或通过煤炭混合操作，适度提高某种煤炭硫含量对降低锅炉成本又较大的影响。

四. 锅炉燃料评价系统应用遇到的问题 目前总部对比指标是原煤单价和标煤单价，从上表中看到，澳洲烟煤标煤单价较高硫高热煤高30元/吨，但是蒸汽成本却少1.46元/吨。遇到这种情况，煤炭采购部门为保指标选择高硫高卡煤，生产装置希望的是澳洲烟煤，这是一种矛盾，建议总部按照吨蒸汽成本对标。

谢谢中国石化资产经营管理有限公司茂名石化分公司

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