火電廠燃煤節(jié)能與管理簡析

徐旭+周欣偉+王維+王世聞+蔣翔斌

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?；鹆Πl(fā)電機(jī)組是煤炭消耗的大戶，提高火力發(fā)電機(jī)組的鍋爐效率，降低煤耗，對節(jié)約能源具有十分重要的意義。燃煤節(jié)能與管理思想相結(jié)合，可以進(jìn)一步強(qiáng)化科技節(jié)能技術(shù)在機(jī)組節(jié)能降耗中的作用，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。本文從鍋爐設(shè)計(jì)著手分析煤炭質(zhì)量對鍋爐效率的影響，闡述了燃煤節(jié)能與管理對電廠節(jié)能降耗的重要性與必要性。

【關(guān)鍵詞】燃煤；節(jié)能；管理；效率

【Abstract】With the rapid development of our countrys economy， energy has become the important material foundation of the national economy. Thermal power unit is the big part of coal consumption. There is very important meaning for energy conservation that improving the efficiency of boilers for coal-fired power units， reducing the coal consumption. Combining coal energy saving with theories of management can further strengthen the role of scientific energy saving technology in reducing the units energy consumption， improving economic efficiency of power plants. This article sets about the boiler design to analyze the influence of coal quality on the boiler efficiency， and expounds the importance and necessity of combining coal energy saving with theories of management for saving energy and reducing consumption in power plants.

【Key words】Fire coal；Energy conservation；Management；Efficiency

0 前言

能源是國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，一方面，要加強(qiáng)能源的開發(fā)，另一方面，還要采取各種有效途徑節(jié)約能源。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組日益增多，已成為煤炭消耗的大戶，提高火力發(fā)電機(jī)組的鍋爐效率，降低煤耗，具有十分重要的意義[1]。燃煤節(jié)能與管理思想相結(jié)合，可以進(jìn)一步強(qiáng)化科技節(jié)能技術(shù)在機(jī)組節(jié)能降耗中的作用，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。

1 燃用設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)的必要性

由于燃煤煤質(zhì)的選取直接影響鍋爐的設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)煤種的煤質(zhì)原始數(shù)據(jù)必須具有良好的代表性，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)的鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中才能夠具有良好的工作狀態(tài)參數(shù)。一般來說，燃煤煤質(zhì)包含煤的收到基元素成分、低位發(fā)熱量和干燥無灰基揮發(fā)份含量、灰熔點(diǎn)及可磨性系數(shù)等。電廠鍋爐設(shè)計(jì)是根據(jù)電廠計(jì)劃單臺裝機(jī)容量、參數(shù)和設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)特性確定鍋爐的基本結(jié)構(gòu)的，因此，從理論上說煤種煤質(zhì)變化，設(shè)計(jì)的鍋爐結(jié)構(gòu)參數(shù)也應(yīng)隨之變化，在投用后，煤質(zhì)變化將對鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性造成影響。燃用與設(shè)計(jì)煤種相近煤質(zhì)的煤種時(shí)，對鍋爐影響較小或者沒有明顯影響；燃用與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)相差較大的煤種，尤其是煤質(zhì)較設(shè)計(jì)值過低時(shí)，將危及機(jī)組運(yùn)行的安全。[2-4]

1.1 燃用非設(shè)計(jì)煤種的具體影響

火力發(fā)電廠入廠煤驗(yàn)收環(huán)節(jié)是對廠內(nèi)煤質(zhì)控制的首個(gè)環(huán)節(jié)，一般電廠會根據(jù)自己設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)擬定煤炭采購計(jì)劃，或購買相應(yīng)單一煤種，或選擇多煤種摻混摻燒的方式進(jìn)行配煤。入爐煤煤質(zhì)一般情況應(yīng)與鍋爐設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)相符，如果與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)相差較大，則在日常生產(chǎn)時(shí)常出現(xiàn)以下影響鍋爐正常運(yùn)行的情況：

1）鍋爐出力下降，即使一再地加大鍋爐給粉量，鍋爐仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)出力，機(jī)組負(fù)荷受到限制；

2）鍋爐排煙熱損失、不完全燃燒熱損失相對增大，相同條件下鍋爐所消耗的動力用煤增加，提高了發(fā)電成本；

3）鍋爐燃燒不穩(wěn)定，甚至熄火。雖然部分電廠已通過改良了燃燒器結(jié)構(gòu)，使得鍋爐的燃燒穩(wěn)定性大大提高，但燃用煤質(zhì)相差較大的非設(shè)計(jì)煤種，尤其是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，需投用油槍來確保鍋爐燃燒穩(wěn)定，這會增加電廠燃油用量，提高成本，降低經(jīng)濟(jì)效益；

4）燃用非設(shè)計(jì)煤質(zhì)，燃煤灰分發(fā)生變化，會引起爐渣成分變化，灰熔點(diǎn)可能會降低，導(dǎo)致爐膛結(jié)焦，設(shè)備磨損、水冷壁壓塌等現(xiàn)象和事故，影響鍋爐安全運(yùn)行。

1.2 造成影響的原因分析

結(jié)合燃煤電廠實(shí)際情況分析，造成以上燃用非設(shè)計(jì)煤種所產(chǎn)生的影響主要有以下幾點(diǎn)原因：

1）與我國煤炭行業(yè)和電廠動力用煤的特點(diǎn)有關(guān)，煤種煤質(zhì)多變且差異較大，燃煤的炭化程度不同，呈現(xiàn)梯級分布現(xiàn)象；

2）受到電廠地區(qū)附近煤礦和廠用煤源的礦點(diǎn)規(guī)模、交通運(yùn)輸條件的限制，電廠所用煤種煤質(zhì)難以保證單一穩(wěn)定[5]；

3）受地區(qū)內(nèi)電廠總裝機(jī)容量和煤礦市場情況影響較大。電廠總裝機(jī)容量越大，電廠用煤需求越大，煤炭供給量相對變少，煤炭價(jià)格將會上升，會導(dǎo)致大量的劣質(zhì)煤進(jìn)入煤炭市場；相反，當(dāng)電廠用煤需求降低，煤炭供給量相對增多，煤價(jià)下降，電廠則可以選擇與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)相符的優(yōu)質(zhì)煤作為入廠煤采購，這都將導(dǎo)致電廠用煤煤種煤質(zhì)變動，使鍋爐不能穩(wěn)定使用或者參配使用設(shè)計(jì)煤種 [4]；

4）電廠燃煤購買的成本占發(fā)電成本的大部分，為了降低發(fā)電成本，部分電廠也會購買價(jià)格較低、煤質(zhì)較差的煤，與優(yōu)質(zhì)煤摻混。所以入廠煤煤質(zhì)將會降低，摻混入爐煤的煤質(zhì)也不能與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)一致；

5）由于電廠需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰要求對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，為保證機(jī)組在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)燃燒穩(wěn)定，鍋爐則更加需要燃用設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)，煤質(zhì)差異過大，則將影響機(jī)組正常運(yùn)行。

2 灰分差異對鍋爐的影響

原煤中灰分含量對煤炭發(fā)熱量影響較大，灰分含量增多，發(fā)熱量下降。此外，灰分含量高的煤相對密度較高，相對來說會增加運(yùn)輸成本，而且灰成分及含量對爐內(nèi)燃燒、結(jié)渣、沾污、磨損及自用電等問題都有影響，煤中的灰分含量越高，鍋爐安全運(yùn)行要求就越高。下面就灰分差異對鍋爐的影響展開分析。[7-8]

2.1 對鍋爐運(yùn)行的影響

煤質(zhì)特性影響煤粉的著火溫度，由于煤粉進(jìn)入爐膛后是一個(gè)強(qiáng)迫著火和熱力著火同時(shí)存在的復(fù)雜過程。不同的煤種、不同的煤質(zhì)情況，其著火溫度也不同，但原煤中灰分含量增多，相同燃燒環(huán)境條件下，煤粉氣流著火所需的熱量增加，不利于著火。

當(dāng)鍋爐給粉量增加時(shí)，因?yàn)槊褐谢曳趾吭龆?，完全燃燒所需的理論空氣量有所減少，但由于給粉量增加，為保證爐內(nèi)正常燃燒，必須加大鍋爐的給風(fēng)量，風(fēng)量增大將會導(dǎo)致煙氣量增加，排煙熱損失增加。煙氣量的增加也會使過熱蒸汽超溫，為保證蒸汽溫度穩(wěn)定，減溫水噴水量增加，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性也會降低。相同給風(fēng)量和給水量條件下，煤中的灰分含量增加，鍋爐機(jī)械不完全燃燒損失增加、排煙熱損失增加。

2.2 磨損影響

燃煤中灰分含量增加，煙氣中飛灰濃度相對增大，單位面積上飛灰顆粒對受熱面的撞擊磨損次數(shù)增加，此外煙氣增加，煙氣流速增加，根據(jù)磨損量與煙速的3-3.4次方成正比的關(guān)系計(jì)算，磨損量將大大增加，對受熱面磨損加劇，使受熱面管壁變薄，管壁強(qiáng)度降低，引起受熱面管束爆管，鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。

2.3 耗電量的影響

燃用煤種灰成分含量較高時(shí)，為了易于鍋爐著火，通常電廠會將煤粉顆粒磨得細(xì)些，同樣質(zhì)量的燃煤將需要更長的制粉過程，制粉耗電量增加。另外，煤粉顆粒越細(xì)越有利于煤粉的燃盡，煤粉燃燒情況越好，煙氣顆粒物成分含量也就越低，有利于尾部煙氣處理裝置對煙氣的凈化作用，減少了電除塵的處理量，進(jìn)一步降低了電廠耗電量，提高了電廠凈效率，降低了電廠運(yùn)行成本。

2.4 用油量的影響

電廠燃用煤種煤質(zhì)較差時(shí)，鍋爐將出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)甚至熄火等現(xiàn)象，為保證其正常燃燒，電廠通常會使用向爐內(nèi)給入燃油以達(dá)到助燃的效果，這就造成了電廠燃油用量的上升，燃油成本提高，電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。

3 燃煤質(zhì)量管理的必要性

加強(qiáng)電廠的燃煤質(zhì)量管理是鍋爐節(jié)能降耗的途徑，充分認(rèn)識燃煤質(zhì)量對電廠機(jī)組效率和經(jīng)濟(jì)性的影響，電廠應(yīng)主要從以下幾點(diǎn)做好燃煤質(zhì)量管理[9]。

1）加強(qiáng)日常對燃料管理層及燃煤采制化相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高人員對專業(yè)領(lǐng)域知識的了解和把控燃煤質(zhì)量必要性的認(rèn)識。電廠盡量采購與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)相符的煤源，對于采用摻混方式配煤的電廠，應(yīng)通過技術(shù)手段及專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行摻配燒，并加強(qiáng)對入爐煤煤質(zhì)的采制化監(jiān)督工作，提高入爐煤煤質(zhì)的穩(wěn)定性。

2）把控好入廠煤的采制化過程，做好監(jiān)督工作。采制化人員須按《國標(biāo)》的要求，對電廠來煤進(jìn)行采樣、制樣和化驗(yàn)過程，化驗(yàn)結(jié)果由燃料管理人員匯總分析，以監(jiān)督入廠煤煤質(zhì)是否滿足合同所要求的煤炭供方供給煤炭煤質(zhì)情況；另一方面，電廠應(yīng)根據(jù)入廠煤煤質(zhì)情況合理分配存煤位置，既便于取煤，又不致使煤炭存放過程過于繁瑣，燃料管理人員應(yīng)做好煤場煤種分布情況的統(tǒng)計(jì)，為電廠配煤摻燒提供堆取煤依據(jù)，保證摻配后的入爐煤煤質(zhì)符合理論計(jì)算值。

3）電廠應(yīng)做好入爐煤采制化過程的監(jiān)督工作。電廠輸煤及摻配煤應(yīng)符合日常生產(chǎn)和鍋爐設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)的要求。做好入爐煤煤質(zhì)特性的檢測工作，為電廠經(jīng)濟(jì)效益核算和標(biāo)煤耗量計(jì)算作依據(jù)?，F(xiàn)有燃煤電廠多數(shù)已安裝并使用了入爐煤采樣機(jī)，一般情況下，只要采樣機(jī)定期做好性能試驗(yàn)檢測工作，日常生產(chǎn)能夠按照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，監(jiān)督好樣品流轉(zhuǎn)過程和制樣化驗(yàn)過程，就可以保證入爐煤的煤質(zhì)穩(wěn)定，提高鍋爐效率，進(jìn)而提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

燃煤技術(shù)在不斷地發(fā)展、提高，節(jié)能手段也在日益完善，在科技高速發(fā)展的時(shí)代里，燃煤節(jié)能與管理思想的結(jié)合顯得尤為重要，只有更好的管理，才能更完善、高效、健康地促進(jìn)燃煤節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]