煤質變化對燃料運行的影響

李文文 ，解 堃 ，關祥艾 ，劉 倩 ，于小翠

1.山東省煤田地質局第五勘探隊，山東 泰安 271000

2.山東省煤田地質局物探測量隊，山東 泰安 271000

1 煤質變化對燃料系統的影響

根據煤的碳化程度不同，煤可分為無煙煤、煙煤、褐煤、煤泥等煤種，某廠接觸的煤種主要為煙煤和褐煤兩種。煤質的變化主要表現在煤的發熱量、灰分、水分、含矸率、揮發份等方面。不同的煤種，都有不同的特性。同一煤種，其煤質也大不一樣。煤種變化和煤質變化不是同一個概念。一般情況下煤種的變化必然會引起煤質的變化，但煤質的變化卻不一定是岡煤種的變化所致。從煤質變化總的概念出發，煤種變化只作為煤質變化的影響因素之一[1]。

由于受煤炭市場等諸多因素影響，來煤發生了非常大的變化，煤種雜、煤質差。目前來煤種主要可劃分為低熱值煤、中熱值煤和高熱值煤。低熱值煤主要以褐煤為主，熱值在3000～3300大卡之間，揮發份在32%～34%之間，全水分3l%左右。中熱值煤以鐵法、西烏為代表，輔以部分遼寧地方煤、吉林地方煤，一般熱值都在3600大卡～4200大卡之間，揮發份在23.26%左右。高熱值煤以黑龍江煤為主，輔以部分撫順礦務局煤，熱值在4500～5500大卡之間，揮發份在26.28%左右。

煤質變化的主要原因是受煤炭市場制約，煤炭價格漲幅較大，發電成本劇增，生產經營困難，企業生存與發展面臨巨大挑戰。為了保證完成發電量和利潤指標，降低生產成本，確保企業的生存與發展，被迫對燃煤結構進行調整。燃煤結構的調整導致煤質發生較大變化，燃料系統負責供給鍋爐安全穩定運行所需的燃煤，爐前煤的化驗指標必須保證達到入爐指標，滿足機組發電負荷要求。由此，煤質的變化對輸煤運行工作造成較大影響，為保證完成機組發電量，確保輸煤系統的安全生產、文明生產，對燃料運行工作提出更高要求。煤質變化對火力發電廠的燃料系統影響主要表現在煤的發熱量、灰分、水分等衡量煤質的特性指標上[2]。

1.1 發熱量的變化對燃料系統的影響

煤的發熱量是評價動力用煤攝重要的指標之一。對于煤質下降幅度較大的電廠，常常會因為燃煤量的增加，使輸煤系統負擔過重，導致設備的健康水平下降，故障增多，迫使鍋爐減負荷運行，甚至停爐。

由于上煤量的增加，延長了輸煤設備的運行時間，從而無形之中加大了輸煤運行人員的工作量，長時間在高噪音環境下工作，人的神經極易出現麻痹現象，這樣就增加了不安全的因素，降低了輸煤運行工作的安全系數。

1.2 煤中灰分的變化對燃料系統的影響

煤的灰分大小是衡量煤質好壞的重要標志。煤的質量級別是根據煤的灰分多少制定的。對工業用煤來說，灰分是無益的成分，它給運輸增加了無效的負擔，也增加了輸煤系統的負擔。煤的灰分越高，固定碳就越少，煤的發熱量也就越低。根據經驗推算，煤的灰分每增加l%，其發熱量減少約50大卡～90大卡，煤的灰分增加，由于灰分的比重大約是可燃物比重的兩倍，輸送同容積的煤量，會使輸煤設備超負荷運行，造成輸煤系統設備磨損的增加。

灰分較大的煤種，一般都是質地堅硬，破碎困難。長時間使用這樣的煤種對碎煤機的輪錘和落煤管等設備有破壞性的磨損。加大輸煤系統設備檢修維護工作量，嚴重時造成設備維護困難。

1.3 煤中水分的變化對燃料系統的影響

由于煤的水分大，煤粘，經常堵煤，加大了運行人員的工作量。煤中水分過大，在輸煤的過程中，會產生自流，嚴重時，斜坡段運行皮帶上的煤會發生倒流現象，煤倒流至皮帶輸送機的尾部，將尾輪埋住，造成無法供煤，影響安全生產。

煤中的水分大，在寒冷的冬季，會使來煤和儲煤場存煤凍結，影響煤車接卸和供煤工作。凍塊多的時候，落煤管中極易卡大塊，造成堵煤。尤其對煤場供煤設備影響最大如斗輪機，由于煤場存煤凍結后，斗輪吃煤阻力增大，極易發生超負荷運行，造成設備損壞現象。

煤中的水分很小，煤的粉塵很大，接卸煤車和儲供煤過程中，煤在運行中受外力作用，煤粉飛揚，造成環境嚴重污染，影響環境衛生，更重要的是直接危及運行人員的身體健康。

1.4 煤的揮發份和含硫量對燃料系統的影響

揮發份和含硫量對輸煤系統沒有明顯的影響。但是，因為揮發份高的煤種，燃點較低，硫的燃點也低，容易自然。揮發份和含硫量增大時，掉到皮帶下方的積煤和積粉很容易自燃，造成設備燒毀。總之，煤質的變化愈大，導致的后果愈嚴重。

2 采取的應對措施

煤炭市場供應緊張，煤炭漲價，對火力發電廠造成巨大沖擊。火力發電廠為了企業的生存與發展，必須適應市場變化，根據企業的自身情況，及時對燃煤結構進行調整。燃煤結構的調整帶來煤質變化，針對煤質變化對燃料系統造成的影響，應認真分析產生的原因，在實際運行工作中，積極試驗摸索，制定相應的、切實可行的應對措施，最大限度降低影響程度，供給鍋爐合格的燃煤。

1）根據電網發電負荷曲線，確定入爐煤指標，對燃煤結構進行調整，來煤的整體指標盡量保證符合入爐煤指標，確保機組發電負荷要求；

2）加強對燃煤結構進行分析工作，掌握各煤種的具體指標，不斷試驗摸索各種混配煤方案，制定切實可行的混配煤方案，降低部分煤質變化(如發熱量、水分、灰分等)對燃料運行工作的影響；

3）采取大比例混配摻燒低熱值煤(褐煤)的措施。通過試驗，摸索出切實可行的混配煤方案。

（1）低谷時段(單機負荷22萬kW～25萬kW)，高熱值煤200以下，中熱值煤30%～40%，低熱值煤40%～50%；（2）腰荷時段(單機負荷25萬kW～28萬kW)，高熱值煤20%～30%，，中熱值煤30%～40%，低熱值煤30%～40%；（3）尖峰時段(單機負荷32萬千瓦以上)，高熱值煤30%～40%，中熱值煤40%～50%，低熱值煤20%以下。

通過幾年來生產實踐，實施混配煤方案，加強混配煤工作，一方面，能夠保證機組發電負荷要求，降低發電成本。另一方面，便于克服煤質變化對輸煤系統的影響，保證輸煤系統安全穩定運行。

4）某廠兩臺350mW機組原設計為燃用低位發熱量為4360大卡的煤質，每小時耗煤約327.6t，選用每小時600t的雙網路輸煤皮帶系統，每天輸煤皮帶系統運行時間13.14h。由于煤質的發熱量降低，通過采取混配煤措施，燃煤量增加，每小時耗煤約360t，每天輸煤皮帶系統運行時問14h～15h。通過采取混配煤措施，最大限度地減少煤質發熱量降低對燃料運行工作的影響，減輕輸煤系統的負擔，避免輸煤系統負擔過重，導致設備的健康水平下降，故障增多，威脅機組的安全穩定運行；

5）對灰分大的煤種，要與灰分小的煤種區分開，以一定比例進行混配，盡量避免灰分大的煤種單獨供煤，減少灰分變化對輸煤系統的影響；

6）燃料運行工作中，必須關注煤中的水分變化對輸煤系統的影響。來煤中水分大時，可以與水分小的煤進行混配，降低供煤中的水分，也可以采取儲煤場存放，以便于煤中水分蒸發。同時雨季中，做好存煤的防汛工作。冬季前，將儲煤場內水分大的存煤供盡，防止發生凍結。對于水分小豹煤，可以適當注水，減少輸煤運行中的粉塵，保護輸煤運行人員的身體健康；

7）對于某廠350mW機組來說，由于受磨煤機干燥出力限制，混配煤中水分作為一項重要指標進行考慮。機組原設計燃用水分10.8%的煤質，采取大比例混配褐煤的措施，機組單位時間耗煤量增加，磨煤機單位時間供煤量增大。如果混配煤水分過大，超過磨煤機干燥出力允許值，一方面向鍋爐供煤量不足，迫使鍋爐減負荷運行，另一方面磨煤機出口溫度低于60℃，極易造成磨煤機內部煤粉沉積，嚴重時造成煤粉爆燃，威脅人身和設備安全。通過幾年的生產實踐，根據機組負荷曲線下的耗煤量和磨煤機干燥出力，確定入爐煤的水分指標，保證機組的發電負荷和制粉系統的安全。實際混配煤工作中，均衡考慮混配煤種的全水分，低谷時段（單機負荷22萬kW～25萬kW）混配煤水分指標控制在17%左右，腰荷時段（單機負荷25.28萬千瓦）混配煤水分指標控制在15%左右，尖峰時段（單機負荷32萬kW以上）混配煤水分指標控制在10%～13%；

8）加強儲煤場管理，對不同的煤種盡量采取按質分別堆放，根據需要，在不同時期燃用不同的煤種，或按不同的比例混配使用。

3 結論

隨著煤炭供應的日趨緊張，煤質隨時都會發生很大的變化，摸索研究不同煤種混配方案適應公司現有型號的鍋爐。最大限度降低煤質變化對燃料運行工作帶來的不利影響，確保發電工作安全、經濟、穩定順利的進行，以提高企業的經濟效益，使企業在市場經濟的發展中永遠立于不敗之地，是目前發電企業探索和必須掌握的重要一項。

[1]賀學志，王春昌.低NOx燃燒器的煤質適應性研究[J].熱力發電，2003，32(8).

[2]左志雄，唐必光.煤質燃燒特性與爐膛性能關系研究[J].華中電力，2003，16(3).