煤質變化對火電廠生產運行的影響分析

楊明玉

沈陽金山能源股份有限公司金山熱電分公司 遼寧 沈陽 110101

1 引言

火電廠目前主要的燃料就是煤炭,燃煤質量對于火電廠的發(fā)電效率以及質量也有著直接的關系。而在目前火電廠對煤炭資源的需求量不斷增加的同時,也表現出燃煤質量無法保證的問題。越來越差的煤質問題,表現出逐漸增加火電廠鍋爐運行中的燃煤消耗量,導致出現資源浪費以及增加設備磨損和發(fā)電成本等問題,它對火電廠運行的生產和運行產生了負面影響,如安全和經濟。

2 火電廠燃煤的特點

為了滿足目前人們不斷增加的電能需求,火電廠的建設數量在不斷增加、建設規(guī)模也在不斷擴大,同時其裝機容量和機組參數也在不斷提高,同時也增加了對煤炭資源的需求。而由于我國不同地區(qū)的煤炭資源具有不同的種類和品質,除了在靠近產煤地區(qū)建設的火電廠來說,其余的大多數火電廠通常沒有固定的燃煤來源,造成燃煤品種比較繁雜的特點,通常會有幾十種燃煤。加之燃煤質量無法得到保障,表現出其中存在較多的雜質等,會對燃煤的純度和質量造成影響。如果對其進行處理,造成其粒徑不夠統(tǒng)一且具有較大的粒徑范圍和波動性,都會對火電廠的生產運行情況造成干擾。

3 煤質變化對火電廠生產運行的影響

3.1 水分的影響 煤燃燒中含有的水分降低了煤的可燃物含量,導致燃燒過程中產生的熱量減少。同時,由于煤燃燒過程中水的蒸發(fā)和蒸發(fā)現象,這也會增加熱量的消耗并導致爐溫降低和煤粉點火難度的增加。還會導致排煙量以及火電廠廠用電率的增加。不僅如此,由于燃煤中的含水量過高,而增加了輸煤系統(tǒng)出現堵塞的概率。同時也會導致煙氣中水蒸汽分壓數值的增加,使得其中的SO3會變位硫酸蒸汽并且在鍋爐尾部的低溫部分凝結和沉積,這些沉積的硫酸會對空氣預熱器造成腐蝕,并引起諸如煙囪襯里剝落的問題。通常來說需要將燃煤中的水分含量控制在13～18%以下為宜。

3.2 揮發(fā)分的影響 燃煤中的揮發(fā)分含量是直接影響其燃燒以及著火情況的重要成分。主要表現在燃煤中的揮發(fā)分較高時會降低燃煤著火的難度,而且會使得燃煤燃燒時表現出較大的火焰、偏低的火焰溫度以及較為穩(wěn)定的燃燒情況。但是,如果揮發(fā)性物質較少,會增加燃燒煤的難度,導致燃燒不穩(wěn)定,并且由于不完全燃燒現象導致的熱損失增加甚至可能引起熄火。此外,燃煤中的揮發(fā)分還會對煤制粉、存放系統(tǒng)的安全運行等有著較大的關系,主要表現在燃煤中揮發(fā)分較高會降低煤粉陰燃的溫度,這就容易導致在制粉系統(tǒng)中存在煤粉聚集情況時容易出現煤粉自燃的問題。

3.3 灰分的影響 燃煤中灰分含量較高會導致爐膛燃燒溫度降低并造成燃燒失常的危險,從理論上分析,通常燃煤中的灰分每增加1%,就會導致燃燒溫度降低5℃,加之存在較差燃盡度的情況下,更是會導致排灰量以及不完善燃燒引起的熱損失的增加,而過多的灰渣以及飛灰等因素同時也造成熱損失的增加。因此在上述因素下就會降低爐膛溫度并增加煤粉的著火難度,甚至可能導致熄火的問題。此外,灰分含量過高而會導致事故概率的增加。這主要是因為煤中過多的灰分會增加鍋爐受熱面的機會和污染程度,還會導致鍋爐排氣溫度和熱量損失增加,從而降低鍋爐的經濟效益。同時由于灰分含量過高還會增加系統(tǒng)中各個設備的磨損程度,導致鍋爐運行中設備出現堵灰以及漏風故障概率的增加。因此,通常需要將固體爐渣爐的灰分含量控制在40%以內。

3.4 煤中硫的影響 燃煤中的硫分主要以不可燃硫和可燃硫兩種形式存在,其對火電廠生產運行的影響主要表現在以下幾個方面：一是會對鍋爐受熱面造成腐蝕問題,縮短其使用壽命,增加堵灰的問題程度。其次就是增加輸煤管道和磨煤機部件的磨損程度。再次就是在燃煤出現變質的情況時會導致其中黃鐵礦含量的增加,其在氧化放熱之后會加速煤氧化,并且可能會出現自燃的問題。最后,煤中的硫會在燃燒后產生二氧化硫和其他物質,這會在煙霧排放后對大氣造成嚴重的污染損害。

4 煤質變化對火電廠生產運行影響的應對措施

4.1 做好煤種的配煤以及混煤工作 在火電廠運行中,通過煤種的配煤和混煤是提升劣質煤的利用效率、降低燃料成本和排放量的重要措施。在此過程中,需要做好煤質化驗分析工作,在準確掌握不同煤種的煤質之后,保證燃燒部門在準確和全面的化驗分析報告的基礎上開展不同性質和種類煤種的合理混合工作,確保其混合比例的準確與科學,而且,在確保鍋爐單元的安全生產和運行的同時,有效降低了配煤的價格和火力發(fā)電廠的發(fā)電成本。此外還需要開展對不同煤種的燃燒調整試驗,通過不同的配煤技術、摻燒技術以及混燒技術,通過對燃燒運行參數的控制來實現煤質利用率的提升。

4.2 加強輸煤管理 在火電廠燃煤管理工作中,不僅需要針對不同的煤種進行分開堆放和保管,或者按照不同的比例對煤種進行混用。表現出在火電廠運行中,可以通過輸沒作業(yè)中的司爐和輸煤工之間的有效溝通來采取不同的摻和方式。比如在粉煤含量較高或者含水量較低時可以進行不同煤種的混用。另外,在煤輸送過程中需要對煤中較大的雜質進行分選,并用較大的顆粒粉碎煤粉,并通過調節(jié)粉碎機確保煤粉的粒度滿足要求。還要在煤質化驗結果的基礎上根據其煤質的變化情況來對配風進行及時調整,確保鍋爐生產運行的安全性。

4.3 加強對煤質變化的監(jiān)測 針對目前的煤質分析過程耗時較長以及煤質分析不夠全面和準確的問題,需要在火電廠中進行煤質在線檢測裝置的安裝和應用,保證入爐煤主要指標的快速和準確檢測,而且在此基礎上可以確保運行人員掌握入爐煤的不同特性指標,在此基礎上開展配煤策略的調整來確保鍋爐運行的安全和經濟性。

5 結語

在目前火電廠的生產運行壓力不斷提高的同時,由于在燃煤中的不同特征指標都會對火電廠生產運行的安全和經濟性等造成影響,這就需要針對其煤質變化的影響情況,做好在火電廠運行中的配煤和混煤工作、輸煤管理工作以及煤質變化的監(jiān)測工作,同時還要加強火電廠運行現場的巡檢和監(jiān)督管理工作,通過各種技術措施的應用來保證煤質與設計煤種接近,保證火電廠的安全、經濟運行。