神华煤安全高效燃用技术推动我国火电发展
产能2亿吨的神东矿区、在滩涂地上拔地而起的黄骅港、实现“耕地零占用、淡水零开采、燃煤零运输”的沧州电厂……我们用半个月的时间走访了神华集团的多个生产单位，探寻这个世界第一大煤炭企业的创新秘诀。
谁能料到，如果当初没有突破神华煤的安全高效燃用技术，这一切都失去了根基。
某种意义上，神华的历史始于神华煤。上世纪80年代末，我国在鄂尔多斯发现了世界第八大煤田，即储量达2200多亿吨的神府东胜煤田。这里的煤种具有低硫、低磷、高热值的品质，是优质的动力煤。在我国电力结构中，火电约占75%，而大型火电厂几乎都是燃煤电厂。因而，神府东胜煤田的开发利用是必须进行的一大工程，被列为我国21世纪重点开发的特大型动力用煤基地。神华集团的成立，最初正是为了承担这一任务。
然而，神华煤在使用过程中却出现意想不到的问题。“在神华集团成立前，少数火电厂在使用神东的煤时，陆续出现事故。”神华集团国华电力公司总工程师陈寅彪说。
原来，这种煤的缺点和其优点同样突出：灰熔点低导致其燃烧时容易结渣，影响锅炉安全。为避免结渣，电厂往往采用降低负荷、加大运行氧量等严重影响机组经济性和环保性的运行措施。同时，该类煤由于煤灰自身的特点，不能在电站锅炉中100％燃用，即使掺烧也频繁出现安全性稳定性极差的问题。
“很多电厂不愿意再使用神华煤，愿意高价买大同洗精煤和进口澳洲煤。”国华电力研究院锅炉高级专家谢建文告诉记者。
恰逢此时，煤炭业处于低谷，燃用安全得不到保证的神华煤的境况可想而知。
没有销路，神东矿区的开发就是一句空话。时任神华集团总经理陈必亭亲自干起了卖煤的活。“陈董事长回到他此前任过职的江苏省，求爷爷告奶奶，总算是卖掉一些。”熟悉这段历史的神华人对当时的情况记忆犹新。
但市场接受的前提，是突破安全高效燃用技术。要知道，低灰熔点煤在我国1/2以上的火电厂应用，其中包括神华煤在内的低灰熔点优质动力煤占煤炭储量的1/3以上。如果不突破这一技术瓶颈，意味着这些煤炭资源无法得到充分利用。
为此，神华集团组织开展了安全高效洁净燃用神华煤技术的一系列科技攻关。1999年，神华集团国华电力公司成立。“我们开始系统研究神华煤的特性，并探索其与锅炉系统的耦合关系。”谢建文说道。
原来，每一个锅炉建造时都设计好匹配的煤种，只有在合适的煤种如发热量、灰分、挥发份、含硫含水等指标匹配时，锅炉才能连续正常工作。
神华煤大规模开发前，该煤种并未出现在我国锅炉设计的煤种中。也就是说，早期锅炉使用神华煤发生各种事故，正是因为这个新煤种不合其胃口。
“一方面，对于已有的锅炉机组，我们需要根据神华煤的特性进行改造和燃烧优化设计；另一方面，设计匹配神华煤的新锅炉。”国华电力研究院有限公司副总经理孙平说。
燃烧试验在全国20多个燃煤电厂开展。
“那时候我们是真不敢烧神华煤，要不就是煤粉还没进炉膛在管道里就自燃了，要么就是结渣将锅炉损坏。”国华电力科技信息部陈璟当时是北京第一热电厂任车间主任，回忆起当时情景，他仍记忆犹新。
国华电力沧州电厂也是最早参与试验的电厂之一。有10多年锅炉运行经验的黄香彬自2003年后的工作就是摸索神华煤的脾气秉性，为其量身定做锅炉机组，优化燃烧系数。
风煤比、给氧量、热偏差……黄香彬及其全国各地的同行们对所有已开采和正在开采的神华煤煤种进行测试和研究，获得了神华煤作为动力用煤的主要特性参数近800组、2万个数据，包括煤质、燃烧、结渣、沾污、研磨、重金属含量、污染物排放，等等。
神华人慢慢揣摩出了低灰熔点煤炭的特性。2007年，在台山电厂4号机组实现完全燃用神华煤大负荷连续运行三个月的记录。至此，神华全面系统地研究了神华煤在电站锅炉中的燃烧及结渣特性，建立了神华煤结渣程度的判断方法，掌握了神华煤与其他主要动力煤种掺烧的结渣规律，提出了结渣判别指标及其应用方法。
“我们提出了大容量煤粉锅炉燃用神华煤的炉膛设计参数选取意见，为锅炉设计提供了重要依据并得到实施。”孙平说。
由于神华煤热值较高，沿海电厂大规模地利用神华煤替代了其他相对低热值煤种，减少了对煤炭运力的需求，大大缓解了我国目前铁路以及海运运力紧张的局面。更为重要的是，近年来我国又发现了煤质与神华煤基本相同、储量达000亿吨以上的新疆准东煤田，因此，目前我国该煤种的探明储量超过6000亿吨，约占全国煤炭储量的三分之一。神华煤安全高效燃用技术，可以最快速度保证这些煤种在电站锅炉中的安全高效洁净燃烧，适应我国日益增长的能源需求。
随后，我国前十个百万级的超超临界机组有9个是按神华煤设计的。“神华煤曾经是烫手的山芋，现在成紧俏货了，大家想买都买不到。”谢建文笑着说。
来源：科技日报
