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燃煤电厂应用提质褐煤的经济性研究

2025-02-13 71 上传者：管理员

摘要：针对燃煤电厂利用提质褐煤的成本问题，对比研究了直接采购提质褐煤掺烧、企业自建独立提质生产线、提质与燃煤电厂余热一体化改造等3条路径的应用成本。在一定边界条件下，以18 836 kJ/kg烟煤作为主力基础煤，煤价750元/t，提质褐煤按照15 906 kJ/kg以600元/t进行测算，当20 929 k J/kg烟煤到厂价格高于790元/t时，向第三方购买提质褐煤掺烧可节约燃料成本，目前电厂可购买提质褐煤直接掺烧开展前期工作，探索掺烧最优条件，后期根据前期掺烧数据、电力市场趋势、褐煤提质市场等推进褐煤提质与火电余热利用一体化改造，推动火电行业绿色低碳清洁高效发展。

关键词：
云南省
提质干燥技术
褐煤提质技术
褐煤提质现状
褐煤资源
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云南省煤炭资源主要为褐煤,占全省煤炭总量42.1%,省内烟煤和无烟煤产量不够,省外烟煤价格较高,导致非褐煤设计燃煤锅炉供煤压力较大,所以,如何释放褐煤资源价值,弥补非褐煤设计燃煤锅炉发电指标与供煤不足的矛盾,保障云南电力稳定输出具有重要意义｡本文对比研究常用提质干燥技术现状､优缺点等,研究和对比分析了燃煤电厂应用提质褐煤的成本及最优路线,为全国褐煤资源合理､清洁､高效利用提供借鉴｡

1、褐煤提质现状

1.1提质技术对比

技术相对成熟的褐煤干燥技术可分为蒸发干燥和非蒸发干燥[1]｡目前常用的非蒸发干燥技术有热能干燥､机械热挤压干燥和溶剂萃取干燥等｡蒸发干燥技术较为成熟,即将褐煤通过直接或间接的方式利用热烟气､蒸汽等将热量传递到褐煤上,使其所含水分以水蒸气形式逸出,常用技术有滚筒干燥､蒸汽管式干燥､蒸汽流化床干燥等(见表1)｡滚筒干燥和流化床干燥投资和运行成本低,干燥热源易得,最适合用于燃煤电厂｡

表1当前几种典型褐煤提质干燥方法技术对比

1.2云南褐煤提质主流工艺

全国探明褐煤资源储量约1303亿t,占我国煤炭储量的13%,主要分布在内蒙古和云南,分别占全国褐煤总储量的77.1%和12.6%,内蒙古褐煤主要分布在锡林郭勒和呼伦贝尔,云南褐煤主要分布在昭通､红河等地[4]｡云南已建成褐煤提质项目5项,因技术､市场､成本等因素影响,2个项目已停止运行,3个项目实际产量达不到设计产能｡云南典型的褐煤提质工艺路线,如图1所示｡

图1云南典型褐煤提质案例工艺流程图

2、煤电应用提质褐煤经济性研究

云南褐煤含水量为30%~50%,远距离运输成本高,作为火电厂燃料热利用效率较低,温室气体排放量大,厂用电率高,锅炉出力低,易结焦,通常须对制粉系统､锅炉燃烧器､增加防爆设施等投入较大技术改造,后期运维成本也相应增加｡提质作用可解决褐煤自身含水量较大的缺陷问题,据研究结果显示,褐煤脱除20%水分,可提升锅炉效率1.16%~2.2%[5-6],且可通过技术方法实现安全应用,对拓宽褐煤利用途径､补充优质煤市场､释放褐煤潜力具有积极作用,也是缓解云南多家燃煤发电企业供煤压力的重要方法之一｡

2.1向第三方购买提质褐煤掺烧

假设将18836kJ/kg烟煤作为主力基础煤,根据低位发热量恒等公式[7],按照云南省当前煤炭市场价格,设主力基础煤750元/t,配置10%､20%､30%､40%､50%的15906kJ/kg提质褐煤掺烧,提质褐煤以600元/t进行测算,对应入炉标煤价分别为1149.5､1144.6､1139.7､1134.8､1129.8元/t｡配置相同比例20929kJ/kg省外烟煤与主力基础煤混合燃烧,不同省外烟煤价格条件下入炉标煤价,如表2所示,当省外烟煤价为790元/t时,对应的入炉标煤价分别为1149.6､1144.8､1139.9､1135.0､1130.2元/t,接近上述掺烧提质褐煤入炉标煤价,由此表明,在提质褐煤600元/t条件下,当20929kJ/kg烟煤到厂价格高于790元/t,即烟煤价格高于0.038元/J时,可向第三方购买提质褐煤掺烧便以节约燃料成本｡计算掺烧褐煤/提质褐煤质量

省外烟煤到厂价格对入炉标煤价的影响表,如表2所示｡

表2省外烟煤到厂价格对入炉标煤价的影响表

2.2电厂自建独立褐煤提质生产线

根据云南典型褐煤提质项目案例｡采用烟气干燥工艺,自建一套产量20万t/a褐煤提质生产线,预计需投资6300万元,将褐煤水分含量由58%干燥至26%,提质后褐煤热值为15906kJ/kg,以当前劣质原褐煤162元/t､运输费用75元/t计算(运输半径90km内),电厂自建褐煤提质生产线单位产品成本,如表3所示,提质褐煤生产成本为699元/t(即0.044元/J),略低于云南省煤价高位时期同热值烟煤到厂价(15906kJ/kg,712元/t,0.045元/J)｡但自建褐煤提质生产线在后期生产过程中易产生含硫污染物,粉化和扬尘严重,将面临较大环保压力,生产中的污染物及粉尘治理也会增加运营成本｡自建褐煤提质生产线单位产品成本参数:

2.3褐煤提质与火电余热利用一体化改造

褐煤与火电一体化改造即通过设备改造,将火电厂高温烟气或水蒸气回收作为干燥热源再利用,对火电厂锅炉不会产生有害影响,可增加调峰能力,对褐煤提质可省去干燥燃料费用,降低运行成本,解决环保指标问题,节能减碳效果较好｡

火电厂余热回收系统投资成本在800万元左右[8],结合自建褐煤提质生产线投资测算,褐煤提质与火电一体化改造项目总投资额约7100万元,投资总额与自建提质生产线相当,提质后褐煤热值为15906kJ/kg,褐煤提质成本生产约666元/t(即0.042元/J)｡褐煤提质与火电一体化改造单位产品成本参数:

3、结语

我国褐煤提质项目经历火热盲目投资､投资后运行低迷2个大周期,现在很多企业不愿意也不敢新建提质项目,导致产业发展缓慢｡但从长远来看,褐煤提质分级分质利用是未来释放褐煤矿产潜力､保障企业用煤的重要途径之一｡在一定边界条件下,电厂掺烧提质褐煤代替部分省外优质煤,可降低经营成本;与烟煤价格相比,以上3种提质路径都具有成本优势,但3种提质路径对成本影响较大的因素便是褐煤及烟煤的的采购价格,提质成本将随着煤价的升高而相应增加｡按照前文假设20929kJ/kg的烟煤到厂价格高于790元/t,即烟煤价格高于0.038元/J时向第三方购买提质褐煤掺烧可节约燃料成本;而3种提质路径中自建独立提质褐煤生产线生产成本折卡煤价最高为0.044元/J,提质褐煤与火电余热利用一体化改造生产成本折卡煤价为0.042元/J,考虑到煤炭价格市场波动较大,提质褐煤与火电余热利用一体化改造可作为自建独立提质褐煤生产线的优化方案进行考虑,以煤价0.044元/J为临界点,若烟煤煤价高于0.044元/J,则可考虑自建褐煤提质生产线或提质褐煤与火电余热利用一体化改造,若烟煤价格在0.038~0.044元/J,比较适合的方式是向第三方购买提质褐煤,当烟煤价格低于0.038元/J时购买提质褐煤将不具备经济性;同时,自建独立褐煤提质生产线将面临较大环保压力,而将提质褐煤与火电余热利用一体化改造生产成本更低､环境友好,优势更明显;目前向第三方购买提质褐煤掺烧投资小,技术成熟,电厂可购买提质褐煤直接掺烧开展前期工作,探索掺烧最优条件,后期根据掺烧数据､电力市场趋势､褐煤提质市场等推进褐煤提质与火电余热利用一体化改造,推动火电行业绿色低碳清洁高效发展｡

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文章来源:李特,李朝,黄安兴,等.燃煤电厂应用提质褐煤的经济性研究[J].煤炭技术,2025,44(02):268-270.