国电电力大同第二发电厂(大同发电公司)共有10台机组，总装机容量372万千瓦。其中：一期装机6伊200MW，设计煤种热值6384kcal/kg;二期装机2伊600MW亚临界机组，设计煤种热值5990kcal/kg;三期装机2伊660MW超临界机组，设计煤种热值5453kcal/kg。大同厂(公司)年发电量200亿千瓦时左右，向大同市集中供热面积达3000万平方米，年耗煤1200余万吨，日耗煤3-4万余吨，其中90%的燃煤来自煤矿直购。煤源以内蒙、浑源、同朔三地为主，合作煤矿在15个以上，一般采购煤种在12种以上，燃煤的品质差异性很大。

配煤掺烧在大同厂(公司)生产经营中具有重要意义：(1)通过配煤掺烧稳定入炉煤质，保障锅炉运行安全;(2)提高劣质煤的利用率，降低燃料成本;(3)通过配煤有效改变煤质，有效解决和减少锅炉受热面结渣的问题;(4)扩大购煤主动权，拓宽煤源通道，使锅炉对煤质范围有更宽的选择，不再完全依赖于某一种或一类煤。因此，在配煤掺烧已经广泛应用的背景下，如何搞好各种煤质条件下的配煤掺烧，将已有的研究成果与实际需求相结合，摸索出一套适合本厂(公司)使用的配煤掺烧技术，达到以安全、环保和经济为目标的精细化掺烧技术具有十分重要的意义。

火电机组配煤掺烧的方法

为了确保燃煤机组的安全运行，燃煤掺烧必须要求混煤的水分、热值、含硫量以及挥发分等必须适应锅炉的燃烧需求。目前很多燃煤电厂采取采购多煤种的方式以降低标煤单价。一般以区域煤种的热值、硫分、灰份特性以及挥发分等作为参照指标，通过锅炉试烧，不断地细化配煤掺烧方案。通过不同负荷时段、不同煤种掺配比例进行大量的优化调整试验，对锅炉主要参数和辅机主要参数进行优化，并基于试验结果制定出最佳的运行方式，确定掺烧比例，将结果呈现给运行人员，指导运行调整。这种方式与实际最符合，但在多煤种燃烧的情况下，往往需要大量的试验作为支撑。通过试验的数据统计及大量的历史数据分析，总结出锅炉在不同负荷不同煤种下优化的运行模式和规则，从而建立起可以不断扩充的运行优化掺烧方案。

以大同厂(公司)660MW燃煤机组为例：按照掺配煤的位置不同，火电机组配煤掺烧方法可分为两大类：炉前配煤(一级掺配)和炉内掺烧(二级掺配)。炉前配煤又包括煤场汽车进煤精准调运、电厂煤场配煤、电厂皮带混煤三种形式。

煤场配煤是在电厂的煤场中，通过合理划分煤场，实现了分区堆煤，分仓上煤，分时段配煤。首先要根据定义的配煤煤种对煤场进行存煤规划，即进行分区分堆定义，确定各区堆存放的煤种。来煤在入场时按照煤场预先设定的原则(配煤堆煤原则、烧旧存新原则等)进行堆放。堆煤有两种原则，一是按照配煤方案中配煤的煤种如高热值低硫煤、高热值高硫煤、低热值高硫煤、低热值低硫煤、褐煤等进行分区、分堆的存放;二是在接卸运输车辆时就按照堆存煤原则，将各煤种按比例掺配，满足分堆煤质指标要求。

炉内掺烧(二级掺烧)，即分仓掺烧或分层掺烧。即根据配煤方案将不同的煤种投入不同的原煤仓中，通过磨煤机中制粉，然后送入对应的燃烧器，实现炉内掺烧。运行人员根据不同负荷及环保指标，实时进行磨煤机出力的经济调整，以提高炉内掺烧的经济性，这是最易行的方式，也是目前电厂广泛采用的方式。

分仓掺烧的优点：采用分仓燃烧方式，由于单台磨都是磨制单一煤质指标煤种，将不同煤种的煤粉分别输入不同层的燃烧器，并进行相应配风，满足不同煤种对各自风量的要求，达到充分燃烧。煤粉在炉膛内停留时间有限，而大部分燃烧化学反应都集中在前半段时间。当不同煤种分层燃烧，在后阶段出现部分混合时，主要燃烧化学反应过程己接近完成，此时灰成分的改变对灰熔点影响减小，不会出现低于两种煤中灰熔点低点的情况。所以炉内掺烧对煤粉的粒度分布不会产生影响。分仓掺烧配煤的优势是较明显的。

分仓掺烧磨煤机的组合优化：每台磨煤机与锅炉的一层燃烧器对应，不同的磨煤机组合方式对应炉膛内不同的煤种分布。由于分仓上煤磨煤机的煤质存在差异，不同的煤种分布会影响到锅炉燃烧煤粉的着火、燃尽以及炉膛内火焰的分布，因此，每一种配煤方案，都会对应一种最佳的燃烧器组合方式，即磨煤机最佳组合方式。且每一种磨煤机煤种组合方式下又对应多种磨煤机出力组合方式。所以在确定各煤仓煤种时，要充分考虑锅炉各负荷时段燃烧及设备异常状态下的安全、环保、经济运行。对磨煤机煤种组合和出力组合进行优化时，应考虑不同负荷下脱硫系统和电除尘的适应性，使其始终运行在良好的状态下，从而减少排放。磨煤机的最佳组合在实际应用中，可由具体情况进行取舍，可针对电厂实际情况建立最安全、经济的磨煤机组合优化模型。

配煤掺烧一体化管理系统开发及应用

1.系统功能设计及开发

采用国内外先进的信息技术和管理经验，以智能化管理为基础，建成一个集现代化通信技术、计算机技术、网络技术、数据库技术、办公自动化技术为一体的，具有配煤计划管理、采购计划指导、实时动态的煤场管理、配煤掺烧的实时监控、配烧自动统计经济分析及自动进行奖励激励等功能的业务运行支撑系统，实现配煤掺烧的一体化、实时化管理，优化资源配置，为电厂在保障安全生产和环保要求的前提下，极大地降低燃料成本，提高经济效益服务。

2.功能模块划分

(1)基本设定：本模块包括组织定义和配煤单位定义，以便支持多级组织架构的配煤掺烧管理。

(2)配煤方案：分机组、分仓及分时间段进行配煤，并且实现自动配煤计算和经济性测算，自动生成掺烧方案计划，对机组信息、负荷煤质煤量配煤指标、配煤煤种、配煤时间段划分等进行设定。配煤指标的定义主要是从满足安全性、环保性、经济性方面考虑，并定义配煤边界条件以建立配煤指标体系。

3.负荷管理院分为负荷分类和负荷预测

(1)负荷分类

主要分为三类：冬季供暖期、迎峰度夏期、春秋期。冬季供暖期就是指在冬季不仅要满足电网调度发电，还要满足本地区的供暖需求。迎峰度夏期是指夏季炎热期居民用电增加，电网负荷相应升高的时期。春秋期即没有夏天的炎热也不需要供暖，相应时间段的负荷会低一些。通过对不同季节负荷特点进行精细分析，调整入炉掺配煤指标的边界值，达到精细化配烧。

(2)负荷预测

主要实现次日机组负荷预测，以便制定基于负荷计划的配煤方案。负荷预测模块的功能包括天气管理、装机容量管理、历史负荷曲线管理、次日负荷曲线绘制功能。

4.配煤计划

配煤计划贯穿于燃煤采购、调运、存煤、上煤、掺烧整个过程。配煤计划管理实现年度、月度、日配煤计划管理。配煤计划的内容包括负荷预测、分仓上煤方案、各煤种的掺配量、调配煤质、标煤单价及节约的燃煤成本测算。

不同煤种分仓优化组合掺烧，是满足实时负荷调整入炉配煤掺烧的关键环节。根据制粉系统和锅炉特点，采用分磨掺烧方式，满负荷情况下，6台磨运行，无磨备用。掺烧方案每天制定一次，一般情况下使用两种单煤或三种单煤掺配。结合煤场中各煤种的存煤位置、煤仓中现有的存煤量以及耗煤量的实时状态，进行分磨上煤方案的制定。当燃料运行人员按照取煤方案安排将煤上到原煤仓以后，系统会标识每个煤仓中的煤种，同时读取料位计的料位信号，并根据原煤仓料位与煤量的对应关系以及给煤机的给煤量，计算烧空煤仓中原煤所需要的时间。煤仓动态使得运行人员可以清楚地知道当前原煤仓正在烧的煤种，以提醒运行人员及时地调整运行方式。

5.采购管理

采购的煤种和煤质应该能够使电厂整体的存煤达到机组对配煤煤质的要求，以保量、保质为采购原则。

应充分考虑购入煤种的经济性，分析煤种的“性价比”，购入低煤价煤种。

针对历史掺烧情况的反馈，优先购入掺烧效果好(锅炉效率高、污染物排放低等)的煤种，对于造成过安全问题或者掺烧效果不佳的煤种则要慎重考虑。由采购、掺烧、反馈，再到采购，形成一个闭环的决策过程，从而最终实现配煤掺烧的全流程协同优化。

月度采购计划主要是改变煤场的存煤结构，满足月度发电计划的需求。结合煤场的现有存煤量、煤种结构以及月度储煤计划，来确定各配煤煤种的调运量即调运目标。库存管控的另一个重要问题是要对煤矿生产情况、电厂负荷变化、天气等不确定因素进行分析，通过制定合理的购煤时间间隔、购煤量、购煤煤种等计划，以提高煤场管理水平，减少热量损失，降低储存费用。通常情况下，购煤计划是由电厂的燃煤掺烧办公室负责制定而非燃料部，这是因为计划制定需与全厂的生产成本、机组的配煤计划等生产经营因素有关。以此来满足月度配煤的安全指标、环保指标以及经济指标，实现燃煤成本的降低。

6.煤场存煤管理

在全供应链的一体化配煤体系中煤场存煤管理是一体化配煤的关键环节。因此要保证精准上煤，合理掺烧，就要对煤场存煤进行精细化管理，清晰并实时地掌握煤场的进、耗、存数据信息。煤场存煤管理包括存煤位置管理、煤质信息库、进煤管理、存煤管理、耗煤管理、盘煤管理。

煤场管理一方面为配煤掺烧提供准确的数据基础，一方面在复杂煤种情况下尽可能地提高煤场安全性，减少热值损失，建立燃煤动态规划模型是有效的方法。模型在煤场管理和配煤计划的基础上，动态选择合理的采购煤种，保证煤场存煤不会出现极端煤质情况，结合烧旧存新原则，有计划地购入不同煤质的煤种，在较长的时间段内制定总体的采购策略。电厂配煤掺烧在选择掺烧煤种时，应该考虑煤价和煤质之间的最优比。

7.生产实时监控

生产实时监控为配煤掺烧的实时调整提供数据依据，并指导配煤掺烧。监控的设备主要有制粉系统的煤仓、给煤机、磨煤机、风机，锅炉，脱硝设备、脱硫设备、除灰设备等。各个设备的参数反映出了入炉煤质情况，如水分、热值、灰分、硫份等，并且设备的最大出力也对入炉煤质提出了限制要求。因此生产实时监控包括负荷监控、热值监控、脱硫监控、脱硝监控、除灰监控、制粉监控和掺烧调整七方面。

根据实时负荷以及各设备的实时运行参数，反向确定入炉煤质，并根据煤质情况与安全、环保、经济等目标的差距，优化组合调整各磨煤机的出力，以此来调整入炉煤质。配煤掺烧实时调整是以不同负荷下的配煤方案为参考，以SIS系统的设备实时运行参数为基础实现的。炉内掺烧是整个配煤业务环节的最后一环，是采购、调运、验收、存煤、上煤的最终反映，也最终决定燃料入炉发电成本以及配煤掺烧的经济效益。因此，必须通过对生产设备的实时监控，实时调整入炉煤掺配结构，在满足锅炉安全要求、环保排放限定、电网调度需求的基础上，实现电厂掺烧效益的最大化。

8.配煤掺烧统计分析

配煤掺烧统计分析分为两个大的功能，一是对实时配煤掺烧情况的安全、环保、经济指标进行统计分析;另一个是对参与配煤整个流程的人员进行激励考核。

配煤掺烧统计分析管理主要是以报表的形式对全厂每个配煤时间段、每日、每周、每月、每年的实际配煤掺烧情况进行汇总统计，并对影响发电的各项指标进行分析，提高配煤效益。分析的指标主要有发电量、耗煤量、掺配结构、入炉煤质、脱硫脱硝指标、制粉出力、设备磨损结渣、机组背压、经济煤种掺配量以及经济性、环比、同比数据等。

(1)配煤指标完成度考核

通过对月度发电量、耗煤量、高卡煤耗量、低卡低硫煤耗量、高硫煤耗量、劣质煤耗量、标煤单价对标的目标值与实际完成值分析对比，实现对月度配煤掺烧完成度的统计考核。综合分析电厂月度利润，就可以算出配煤掺烧完成度对电厂经济效益的影响。

(2)配煤掺烧竞赛

配煤掺烧竞赛是为了正向激励配煤掺烧人员做好配煤掺烧工作。配煤掺烧竞赛以单机组当班期间经济煤耗量与平均负荷的乘积，除以高热值煤耗量的分值为竞赛依据，分值越高说明在满足发电要求的情况下低热值煤掺烧得越多，高热值煤消耗得越少，掺配煤经济性也就越好。

配煤掺烧管理系统成果和经济效益

配煤掺烧管理系统对配煤掺烧的安全性、环保指标、掺配煤经济性进行监控，从而实现对掺配煤的优化调整，大大提高了电厂燃煤配烧的可靠性。

通过配煤统计分析管理模块，强化配煤指标的考核;通过对数据进行环比、同比对比分析，强化燃煤管理意识，增强了对燃煤相关部门的管控力度;通过计划管理模块，有效控制了各煤场燃煤实际库存，使库存基本保持在最经济库存量，有效降低库存风险，增强了燃煤资金的调配能力;由单途径管理发展为体系管理，通过燃煤管理信息共享通道，加强了各部门和车间之间的协同，实时对配煤方案进行优化，燃煤配烧形成了闭环管理。

大同二厂(公司)以综合效益最大化为目标，由最初的规范“配煤掺烧”，发展到如今两级掺配、四级管理模型燃煤管理“次高级”形态。通过煤场和入炉两级掺配，把来煤存储与入炉调整进行结合，将配煤掺烧指标化、数据化，提高了掺配的灵活性和准确性。采购、调运、储配、掺配四个数学模型，把采购、调运、储配、掺配融为一体，将入炉煤质的需求转化为燃煤分段管理的具体方法，提高了管理的科学性和有效性，最大限度地优化了入炉煤质，不仅满足了环保排放需求，还创造了显著的经济效益。2011年至今，该厂(公司)累计掺烧经济煤种4000万吨，节约燃煤成本15亿元，标煤单价连续多年保持同区域最低水平，“精细化配煤掺烧”模型和管理经验获得集团公司奖励基金一等奖，并在国电电力所属燃煤发电企业全面推广。

国电电力大同第二发电厂(大同发电公司) 王铮