煤質(zhì)化驗技術(shù)分析在火力發(fā)電廠的重要性

賈玉方(建投邢臺熱電有限責(zé)任公司,河北 邢臺 054400)

煤質(zhì)化驗技術(shù)分析在火力發(fā)電廠的重要性

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良好的煤炭質(zhì)量是確?；鹆Πl(fā)電廠正常運轉(zhuǎn)的基本條件，優(yōu)質(zhì)的煤質(zhì)化驗工作是保證火力發(fā)電廠用煤合格的重要工作，不僅有助于火電廠購入優(yōu)質(zhì)燃煤，而且對于火電廠的配煤工作也起著重要的指導(dǎo)作用，因此做好煤質(zhì)化驗工作對于火力發(fā)電廠具有重要意義。

煤質(zhì)化驗技術(shù)；火電廠

火力發(fā)電廠對于所用的燃煤質(zhì)量具有很高的要求。首先，并不是所有的煤炭都適合用于發(fā)電，另外，不同的鍋爐對于煤炭的質(zhì)量要求也不同。既要考慮到煤炭的發(fā)熱量、揮發(fā)分、水分和灰分以及含硫量是否符合鍋爐的設(shè)計要求，又要防止發(fā)熱量低、含硫高和灰分高的煤炭摻假導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。對于這些指標的鑒定都離不開煤質(zhì)化驗工。因此，做好煤質(zhì)化驗工作對于火力發(fā)電廠具有重要意義。

1 煤質(zhì)化驗技術(shù)概述

煤質(zhì)化驗技術(shù)是指對煤炭進行檢測時候使用到的各種技術(shù)，在燃料選擇上，火力發(fā)電廠有明確的標準，因此在選煤問題上一定要格外的重視起來。想要保證燃燒效果，做到生態(tài)友好生產(chǎn)，并保證生產(chǎn)安全不影響企業(yè)經(jīng)濟效益，就要根據(jù)電廠使用的鍋爐選擇合適的燃料，所以做好煤質(zhì)化驗工作是十分重要的。根據(jù)國家標準把燃煤指標控制在標準范圍內(nèi)，才能進行生產(chǎn)。煤質(zhì)化驗工作涉及的煤質(zhì)化驗指標主要有5個，水分、灰分、熱量、揮發(fā)分和含硫量。

2 煤的化驗指標對火力發(fā)電廠的重要性

2.1 發(fā)熱量

煤炭的發(fā)熱量是為煤炭進行分類和進行煤質(zhì)分析的一個重要指標，在熱平衡和熱效率、耗煤量的計算時候也是一項重要依據(jù)，商業(yè)價值很高。發(fā)熱量也是選擇設(shè)備和燃燒方式的依據(jù)，還能用來確定動力煤炭的價格。確保發(fā)熱量達到鍋爐的使用標準是保證穩(wěn)定燃燒必要條件。

對于發(fā)熱量的測定是用實驗的儀器進行測定，火力發(fā)電廠通常使用彈筒來測定發(fā)熱量，單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，燃燒后的物質(zhì)組成為氧氣，氮氣二氧化碳、二氧化硫，氣態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量，試驗時要注意試驗室應(yīng)該為單獨的房間并保持室溫在15～30℃恒定。

2.2 灰分

煤炭燃燒之后會有殘渣，這些殘渣就是灰分。煤炭礦物質(zhì)和化學(xué)成分決定了灰分的構(gòu)成，但是灰分是煤炭燃燒之后形成的，和原來的礦物質(zhì)成分并不相同，灰分不同于礦物質(zhì)再燃燒過程中對于煤炭整體的影響，灰分的影響一般表現(xiàn)在比如加大了熱流阻力、增加了設(shè)備磨損，灰塵排放影響環(huán)境等?；曳謾z測可使用緩慢灰化法，稱取一定量的空氣干燥煤樣，放入馬弗爐中，以一定的速度加熱到815±10℃，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。以殘留物的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分數(shù)作為灰分產(chǎn)率。

2.3 水分

水分必然是影響煤炭燃燒質(zhì)量的最大因素，畢竟水火不容是我們所熟知的。水分作為煤炭中的無用物質(zhì)，鍋爐的使用效率受到煤炭水分影響比較大，鍋爐的使用效率在煤炭含水大于或者等于10%的時候會隨著水分的增加而降低，即水分每增加1%，鍋爐的熱效率就會降低0.07%。煤炭水分測定通常是采用空氣干燥法，稱取一定的煤炭試樣置于105～110攝氏度的干燥箱，在空氣流中干燥到質(zhì)量恒定，然后根據(jù)煤炭質(zhì)量損失計算出水分的質(zhì)量分數(shù)。

2.4 含硫量

煤炭中的硫在鍋爐內(nèi)燃燒生成了SO2和一些SO3，煤炭中的含硫量過高會腐蝕鍋爐水冷壁，對環(huán)境來說，這也是酸雨形成的主要原因，硫作為一種有害元素，其排放標準受到世界各國的嚴格規(guī)定。測量煤炭中的含硫量有艾氏重量法、高溫燃燒法和庫倫滴定法，一般使用庫侖滴定法，因為這種方法的靈敏度比較高，準確度比較好，不需要標準物質(zhì)并配制標準溶液，有利于自動化的實現(xiàn)，并且這種方法大范圍應(yīng)用于有機物測量，也能夠應(yīng)用到測量電極反應(yīng)的電子數(shù)中。

3 煤質(zhì)變化對火力發(fā)電廠的影響

3.1 不利于煤炭充分燃燒

煤質(zhì)變化會影響煤炭發(fā)熱量，嚴重影響鍋爐穩(wěn)定性，導(dǎo)致鍋爐溫度下降，最終使得火焰熄滅；灰分在煤炭中占比達，降低了煤炭發(fā)熱率，煤炭燃燒不充分也會對設(shè)備造成嚴重磨損。煤炭中水分過多也不利于煤炭燃燒，因為會降低煤炭燃燒發(fā)出的熱量。同樣的條件下鍋爐溫度不達標也會導(dǎo)致熄火，重新點火比較復(fù)雜，不僅增加了火電廠運營成本影響發(fā)電量還會影響電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2 不利于火電廠的安全性

發(fā)電是火電廠的主要工作，工作連貫性要以所有環(huán)節(jié)正常工作為前提。煤質(zhì)變化會影響煤炭自身的化學(xué)能，進而影響煤炭發(fā)熱量。熱量有高位和低位之分，在火電廠中，鍋爐排放煙的時候溫度在100℃以上，煙氣里面的水蒸氣不會凝結(jié)而放熱，導(dǎo)致鍋爐只能使用煤炭低位發(fā)熱量。煤質(zhì)在發(fā)生變化的時候，鍋爐磨損和腐蝕程度會加深，甚至導(dǎo)致爆管事故發(fā)生，不利于企業(yè)的安全生產(chǎn)，也危及工作人員的生命安全，這些因素對火電廠長久發(fā)展產(chǎn)生不良影響。

3.3 不利于火電廠的經(jīng)濟效益

煤質(zhì)檢驗涉及較多的指標，指標變化影響耗煤量的變化。低品質(zhì)的煤炭不僅增加了電廠的生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)濟效益，還會影響鍋爐的使用壽命，耗損電廠設(shè)備。因此發(fā)電廠應(yīng)該建立設(shè)備檢修維護基金，定期對鍋爐進行維修，對于購買的煤炭科學(xué)儲藏，做好防水防曬工作。

4 煤質(zhì)化驗對火電廠具有重要意義

4.1 煤質(zhì)化驗對火電廠配煤具有重要指導(dǎo)作用

在爐前把不同的煤種按照一定的原則和一定的比例混合形成混煤，使得入爐煤和鍋爐設(shè)計的煤種基本相似，保證鍋爐運行狀態(tài)時候的安全，以及運行中的經(jīng)濟性和低負荷燃燒能力。配煤原則是整個配煤工作的核心和前提，一定的配煤比例是整個配煤工作的手段和方式，不可或缺。

(1)理清煤炭的燃燒特性對配煤具有指導(dǎo)作用。對煤炭進行分析其燃燒特性的時候通常會采用工業(yè)分析方法，其中煤炭的揮發(fā)分是煤炭的重要特性，影響鍋爐的燃燒好壞，揮發(fā)分多的煤炭容易燃燒且點火簡單，相反，如果煤炭的揮發(fā)分低，其著火困難也也不容易燃燒，揮發(fā)分是對煤炭進行分類的重要依據(jù)，發(fā)熱量也是煤炭燃料的重要指標，也是鍋爐的安全性以及經(jīng)濟性的重要保障，是考核發(fā)電廠成本的重要依據(jù)。煤炭質(zhì)量參數(shù)中有反應(yīng)煤炭固有的性質(zhì)的參數(shù)和煤炭整個生產(chǎn)和使用過程中的兩種參數(shù)。固有參數(shù)有水分、灰分、發(fā)熱量、元素成分指標等；過程參數(shù)包括揮發(fā)分、灰熔點等隨著煤炭的組成變化而發(fā)生變化的參數(shù)。煤炭固有性質(zhì)參數(shù)在配煤工作中可以使用加權(quán)平均數(shù)的方法得出，不過揮發(fā)分以及灰熔點等一系列參數(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在使用加權(quán)平均數(shù)算出的得數(shù)和實際混配后測量得到的數(shù)據(jù)存在很大的誤差，所以不能用計算出的過程參數(shù)數(shù)據(jù)指導(dǎo)煤炭的燃燒，必須使用工業(yè)分析的方法來重新測量過程參數(shù)進行指導(dǎo)。

鍋爐的特點決定了煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒的時間是有一定限制的，而且要求十分嚴格。比如煤炭在規(guī)定的時間內(nèi)必須點著火，必須燃燒且燃盡，發(fā)出足夠的熱量進而提高鍋爐的效率，否則就會帶來損失。所以煤質(zhì)化驗工作對于鍋爐配煤起著十分重要的作用，配煤工作的重點在于煤炭的燃燒特性，及煤炭的著火時間，燃盡時間，不過煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒的時間都是調(diào)整好的，即便進行燃燒調(diào)整調(diào)節(jié)余地也是十分有限的，所以必須要縮短煤炭的著火時間以至于延長煤炭燃盡時間，否則鍋爐會損失大量的熱。而掌握鍋爐燃煤的著火時間，最直接的辦法就是觀察燃燒器著火，通過觀察的結(jié)果判斷噴口著火的情況，通行的辦法是飛灰含碳量的測定，通過飛灰含碳量的數(shù)據(jù)推測出燃燒情況，對燃燒鮮果進行判斷，尋找原因并找到解決方法。

由此看來，要想讓配煤工作領(lǐng)先一步，為燃燒調(diào)整工作創(chuàng)造條件，沒談的燃燒特性指標的測量是十分必要的。從煤炭的燃燒特性的角度來說，最好是能夠測得煤粉氣流的動態(tài)燃燒特性，這樣得到的數(shù)據(jù)更加真實直接；如果能夠在靜態(tài)下測得煤炭的燃燒特性，用來指導(dǎo)煤炭的配煤工作，其意義也是十分巨大的：不同種類特性差別較大的煤炭進行混合，其揮發(fā)分相同但是著火點不同，灰分以及發(fā)熱量相同但是其燃盡特性不同的情況也時有發(fā)生，如果沒有辦法提前掌握混煤的燃燒特性貿(mào)然進行混煤會十分危險，燃燒找不到平衡點，給鍋爐埋下隱患。

(2)理清煤的灰質(zhì)特性對配煤具有重要指導(dǎo)作用。鍋爐結(jié)焦是所有電廠鍋爐運行時候出現(xiàn)的問題，在實際生產(chǎn)中為了解決此類問題想了很多辦法，結(jié)焦問題的焦點主要在于煤炭中灰軟化溫度的t2低于1350攝氏度引起，決定其的主要是灰的組成成分，其中灰的組成物堿性氧化物和酸性氧化物含量的質(zhì)量百分比起主要的作用，堿性氧化物的含量越高，酸性氧化物含量越低，二者的比J越大，灰的熔點t2就會越低，鍋爐就會很容易結(jié)焦，反之則不會輕易結(jié)焦。鍋爐結(jié)焦的另一個敏感指標是灰的粘度，灰的粘度越小鍋爐結(jié)焦的可能性就會越大，反之則不會如此。因此在配煤工作中，除了摻配煤的煤質(zhì)特性和設(shè)計煤種煤質(zhì)需要嚴格落實以外，還要對t2進行不同的混摻設(shè)計，進而提高入爐煤的灰的熔點，一面鍋爐結(jié)焦。

(3)有利于配煤時減少SOx的排放。我國目前奉行低碳發(fā)展、綠色發(fā)展，主張可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。鍋爐燃燒脫硫有利于減少SOx的排放，盡管在電廠安裝脫硫裝置已經(jīng)成了大的趨勢，不過目前脫硫裝置的國產(chǎn)化水平比較低，需要進口花費比較大，電廠可以在配煤階段通過煤質(zhì)化驗的辦法將含硫量較低的煤炭優(yōu)選出來，或者將低硫分的煤和高硫分的煤炭進行摻配，減少入爐煤的硫分含量，進而減少硫化氣體排放，起到保護環(huán)境的作用。

4.2 煤質(zhì)化驗對減小火電廠入廠煤和入爐煤的熱值差具有重要意義

煤質(zhì)化驗工作的目的就是為電廠選出最適合其自身的優(yōu)質(zhì)煤炭，得到最好效果。然而，入廠入爐煤之間的熱值差在煤炭管理中有著重要意義，熱值差是指入廠和入爐煤的熱值差別，其數(shù)值大小是衡量企業(yè)對于燃料管理和利用的水平。我國對熱值差進行了嚴格規(guī)定，不過現(xiàn)階段大部分都沒有達到這一標準，只有做好對于入廠入爐煤熱值差的控制使其達到標準才能夠有效控制燃料使用的損失，提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本。在日常管理中，要充分認知到熱值差指標管理的意義，認識到入廠入爐煤熱值差指標管理所體現(xiàn)的煤炭質(zhì)量管理和存儲區(qū)情況和現(xiàn)場管理情況。造成入廠入爐煤熱值差的原因主要有三點，一是燃煤庫存質(zhì)量管理的原因；二是煤質(zhì)化驗的原因，因為火電廠對于入廠和入爐煤熱值采樣一部分使用機械采樣機，另外還使用人工采樣作為比對，且取樣方式差異較大，入廠過程中人為因素干預(yù)比較大，雖然對于采樣的位置、深度和工具、工藝都有著嚴格規(guī)定，但是依舊受到人為因素的影響，造成熱值化驗不準確；三是配煤摻燒的應(yīng)用使得煤炭自身特性發(fā)生改變，導(dǎo)致熱量差值出現(xiàn)。因此，做好煤質(zhì)化驗工作對于減小入廠煤和入爐煤之間的熱值差異具有重要意義，優(yōu)秀的煤質(zhì)化驗工作有利于發(fā)電廠鍋爐穩(wěn)定燃燒和發(fā)電廠穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語

燃煤質(zhì)量影響火電廠生產(chǎn)運行，因此火力發(fā)電廠必須加強對煤質(zhì)化驗技術(shù)的重視，以便提高燃煤利用率降低企業(yè)生產(chǎn)成本，促進生產(chǎn)安全，使得企業(yè)更好的發(fā)展。國民經(jīng)濟增長也加大了市場對于煤炭的需求量，全國很多地方出現(xiàn)了電力缺乏的情況，幾乎沒有電廠能夠在煤炭訂貨會上完成訂煤計劃，因為供應(yīng)商以次充好的現(xiàn)象時有發(fā)生，優(yōu)選出優(yōu)質(zhì)煤炭是化驗人員的重要工作能力的提現(xiàn)，另外，做好煤質(zhì)化驗工作還有利于發(fā)電廠做好環(huán)保工作，有利于促進生態(tài)和諧，總之，做好煤質(zhì)化驗工作對于電廠本身以及整個社會都是一件重要工作。

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