火電廠燃料管理存在的問題及建議

曾 彬 秦 嶺 胡賢輝 劉奧灝 呂文博 沈朝峰 王嘉瑞 李小江

（華電電力科學研究院，浙江 杭州310030）

電力是我國國民經濟發展的能源基礎。 我國是一個煤炭大國，火力發電在很長的時期內是我國電力的主要來源。受長期計劃經濟的影響，我國火電廠燃料管理效率低下，火電廠運營成本居高不下[1]。 根據目前火電企業的經營活動實際，在固定成本和上網電價相對穩定的情況下，燃料這種變動成本就決定了火電廠利潤高低，故控制好了燃料成本就相當于掌握了電廠的利潤指標。

燃料是火電廠生產和運營的基礎，只有實現對燃料的科學管理才能保證火電廠的正常運營。火電廠燃料管理的主要目的是保證供應和控制成本，是火電廠生產經營管理的重要組成部分，燃料管理大體可分為：采購過程、驗收過程、結算過程、統計分析過程、消耗和存儲過程等。 通過強化燃料管理才可以有效的保證火電廠降本增效，才能讓火電廠在市場競爭過程中獲得一席之地， 為企業的生存和發展提供保障。

本文就電廠燃料管理體系制度的執行情況、煤場管理、以及燃煤的數量及質量驗收等方面存在的一些問題進行介紹，并就這些具體的問題提出相應的建議或措施，為我國火電廠加強燃料管理工作提供有益的借鑒和參考。

1 制度建設及執行過程中的問題

健全的管理體制是強化燃料管理的關鍵。當前部分火電廠管理體制存在著缺陷，如某些電廠的燃料管理體系將采購、入廠和入爐驗收合并管理，缺少相互制約和相互監督的機制；電廠建設的管理制度并不符合當前電廠的運行體系，造成制度的實施困難；有些電廠制定的作業指導書只是摘抄的國標或行標中的規定，而沒有針對性的對電廠實際情況的相關操作流程進行規定指導。沒有完善的管理體系和相關規章制度，相關管理人員在管理過程中隨意性較強，個人主觀操作空間就會加大，對燃料的管理缺乏規范的程序，燃料管理就會混亂。電廠只有在建立有科學合理的管理制度的情況下，才能有效指導電廠燃料工作的開展。

雖然大部分電廠燃料從業人員能夠循章作業，制度能夠得到嚴格的落實和執行，但仍會有部分電廠在制度的執行上存在問題。 如某些入廠煤采樣方式為人工采樣或采樣機自動化程度不高的電廠，采樣人員往往不會嚴格遵循采樣方案；電廠的監督名存實無，現場監督未能實行全面的覆蓋，監控錄像沒有專門的人員定期進行監督查看。 傳統的燃料管理手段效率低下，不能適應市場化經濟的要求。 有條件的電廠可引入先進的燃料管理信息系統， 驗收全過程采用信息化技術，提升燃料管理自動化水平， 可以協助燃料管理人員的日常管理工作，減輕他們的勞動強度，提高工作效率，同時保證燃料數據的準確性和有效性，降低過程風險。

此外，應加強燃料管理人員的培訓，強調燃料管理思想創新應該和技術創新處于同等重要的位置，在大力推動燃料管理技術創新的同時推動燃料管理思想上創新[2]。燃料采購是火電廠保證安全生產、控制燃料成本的第一關，編制科學合理的燃料采購計劃是前提，科學的采購、調運是關鍵。燃料計劃要做到數量上保證、質量上保證和時間上保證。 如某電廠制定了供應商管理辦法，實行分級管理，建立供應商準入、退出機制，開發了供煤客戶評價程序，對供應商量、質、價進行自動提取數據排名并進行評價。

2 煤場管理

煤炭的儲存在保證火力發電機組正常運行的起到相當重要的作用。煤炭在長期儲存的過程中，因不斷受到環境因素變化的影響，煤質會發生發熱量降低揮發分變化灰分產率增加抗破碎強度降低煤堆發生自燃等一系列變化，其變化程度與儲存條件、時間和煤種直接相關。而煤質的變化，直接影響到電廠的發電成本和機組的安全穩定運行[3]。因此，做好入廠煤的組堆，在煤的貯存過程中，盡可能減少煤量損失及熱量損耗；加強煤堆的測溫監督，防止煤堆自燃；做好入爐煤的配煤燃燒，充分利用煤質資源，又能確保鍋爐安全經濟運行以及做好盤點等工作，是煤場存煤管理的主要內容，對控制廠爐熱值差也具有很重要的意義[4]。

2.1 煤的自燃

煤在煤場的貯存過程中，將不斷受到空氣的氧化，導致煤的熱值下降，有的煤甚至還會自燃。煤發生自燃不僅會造成巨大的經濟損失，而且有可能危及煤場的安全，導致嚴重的后果。 如何防止煤場自燃以及發生自燃又如何處置是加強煤場存煤管理的重要問題之一，對電廠來說也具有實際的意義。影響煤場自燃的因素主要分為內部因素和外部因素。 內部因素主要為煤的變質程度、煤巖顯微組分、粒度組成、水分和黃鐵礦含量等,與煤堆內溫度的升高密切相關。 煤堆自燃的外部因素主要有煤堆的氣候條件、煤堆形狀和高低、堆積條件、雜物情況、風向和風力等都對煤堆與空氣接觸情況及溫度升高有影響[5]。

加強煤自燃的預防是煤場管理的重要措施，防止煤場自燃的相關措施有[4]：①合理組堆。 煤的組堆首先要考慮的就是存煤的安全，需要從粒度偏析，通風條件以及煤堆傾角等這些方面進行考慮。 ②采取燒舊存新措施。電廠須根據煤炭的煤炭存儲的條件和煤種特性進行煤場的管理，盡量降低儲煤期，優先燒舊煤，這對防止煤炭降低熱量損失，變質自燃，有效利用熱能提供了方便，同時也有利于煤場的管理和計量。③進行定期的測溫。 煤場中煤堆溫度在超過60℃的情況時就會存在自燃的危險。定期安排人員對煤場進行測溫工作是預防自燃的必要措施之一。

2.2 配煤摻燒

目前，電廠普遍燃用多煤源的混煤，各煤源的煤質差異可能很大，其中的單一煤源可能就數量和質量上都很難滿足鍋爐燃煤的數量及設計煤種的要求。因而，為降低企業發電成本，科學合理地優化燃煤結構開展配煤摻燒工作是應對煤炭市場價格變化的重要舉措。入爐煤配煤摻燒工作是一項復雜的系統工程，需要電廠領導的重視，相關部門的通力配合。電廠在開展配煤摻燒工作時從煤炭的采購開始就可以考慮摻配問題，即優質煤與低質煤要按比例同步進廠，這樣煤質摻配才能做到最優的效果和降低摻配難度。 再者，按來煤品質和摻配需要進行分垛存放。此外，為了降低入爐煤的標煤單價，適量地采購一些品質較低的煤炭，通過煤場及入爐過程的摻配，使入爐煤指標達到機組發電需要，同時降低入爐煤價格[6]。

入爐煤的配煤摻燒，其根本的目的在于使入爐煤質能符合鍋爐設計煤質，至少也用符合鍋爐校核煤質的要求，以確保機組的安全經濟運行。 進行配煤摻燒需對待配的各種煤進行采樣分析，獲得準確可靠的煤質（灰）的特性數據，是確定不同煤源配比的前提條件。 摻燒的具體期望多在于控制好入爐煤的揮發分與發熱量。為了保證配煤獲得良好的燃燒效果，電廠在選擇摻配方法時應根據電廠的實際情況，且不同煤源進行摻燒，其揮發分值不能相差太大，否則也會由于各種煤燃燒條件的差異而造成燃燒不好控制，燃燒的穩定性也較差。 在確定好配比后，需保證不同煤源計量準確、摻配均勻，混煤一般有質量配料和容量配料兩種，通常使用電子皮帶稱實施質量配料更為準確。

3 燃料質量和計量驗收

入廠燃料驗收管理是火電廠燃料管理的基礎性工作，也是燃料管理成敗的關鍵。 燃料驗收分為質量驗收和數量驗收，基本原則是保證方法科學，數據真實，公平公正。對于數量驗收，由于操作相對簡單，計量設備和計量方法管理嚴格，如軌道衡屬于國家強制檢定設備，管理規范，目前存在的爭議較少。相反，入廠煤質量驗收，由于過程復雜，標準繁瑣、操作人為因素多等特點，供需雙方爭議常有發生。 因此，質量驗收是燃料管理的重點，同時也是難點，對燃料質量驗收的過程加強控制和管理尤為重要。

任何一臺電廠鍋爐燃用的煤炭都有一定的質量要求。而煤質特性檢測，是通過采樣、制樣與化驗這三個相互聯系、又相對獨立的環節來完成的。 它們對檢測結果的影響來說，以采樣最大，制樣次之，化驗最小[7]。

3.1 采樣

煤樣的采集是制樣與化驗的前提。 采樣的目的，就是為了獲得具有代表性的樣品，通過其后的制樣與化驗，掌握其煤質特性，從而為入廠煤質驗收與入爐煤質控制提供依據。 煤的采樣，其根本要求就是能采集到有代表性的煤樣。具體指標就是，采樣精密度合格，采樣沒有系統誤差。 采樣的基本原則有四條：一是，要有足夠的子樣數，以保證采樣精密度符合標準規定要求；二是，每個子樣要有一定的質量；三是，采樣點要正確定位；四是，要有適當的采樣工具。后三條原則保證采樣不致產生系統誤差。 故完全遵循這四條基本原則采樣，就能獲得有代表性的煤樣。 我國電廠中的入廠煤，多由火車、汽車及船舶運輸，也有少數坑口電廠，由煤礦用輸煤皮帶直接將煤輸進電廠；而對于入爐煤來說，則均用輸煤皮帶輸送。因而，我國電煤多在各種運輸工具及皮帶上采集煤樣[8]。

從使用情況方面看，機械采樣裝置與人工采樣相比，不僅提高了勞動生產率，而且避免在輸送皮帶或其他運輸工具上人工采樣可能發生的事故。 故機械采樣必然要逐漸代替人工采樣[9]。 即使采用機械采樣，人工采樣仍是基礎。 它們雖有不同點，然而也有很多共同點。 而且我國機械采樣將會與人工采樣長期并存，故在電廠中的燃煤采制樣人員，首先應該深入學習并理解采樣標準，掌握煤的人工采樣技術，任何輕視采樣標準及實際采樣操作都是錯誤的。

使用機械采制樣設備采樣，首先就應對采樣區域的環境設施進行合理布置。 如某些電廠取樣間的粉塵較大，甚至有積煤未得到及時清理的情況等，這樣既可能導致取樣時污染煤樣，更有可能使得驗收存在人為的風險。因而，根據電廠的實際情況，可以考慮從這些方面對采樣環境和設施進行規劃：①機械采樣設備應有防風防雨設施，具備能夠避免樣品損失和污染的環境條件；②機械采樣室內外及墻壁要干凈整潔，無粉塵堆積；③機械采樣的破碎縮分及留樣單元應建在室內，并配置除塵設施；④運煤汽車或火車車廂采樣機的控制室，應有足夠視野觀察被采樣的煤炭運輸工具； ⑤采樣設備操作室宜控制在15～30℃，需要時應安裝空調設備；⑥有在極端氣候下保證采樣設備電器（如PLC）正常工作的溫度濕度的控制設施；⑦采樣場所必須設置帶有錄像保存功能的監控設施。

此外，完善采制樣設備的硬件設施來確保采樣的質量。 人工采樣必須選擇滿足國標要求的工具對不能確保煤質均勻的來煤應進行不同深度或全深度采樣。 對采用機械采樣的電廠，相關人員需詳細了解機械采樣機性能狀況，尤其是采樣頭開口寬度(靜止煤采樣器考慮螺距環距等)適用的煤種水分等；機械采樣器開口寬度達不到來煤標稱粒度3 倍的，該煤不適用于機械采樣，應對采樣機進行技術改造（電廠在采購采樣機之前就應對本廠的來煤煤質特性有所了解，針對自己的實際情況對設備廠家提出相關的要求）；對皮帶煤流中部采樣機，要計算好采樣頭有效開口寬度，控制好采樣頭切割速度，避免有效開口寬度達不到來煤標稱粒度的3 倍，在采樣頭后板及底部應安裝刷子或彈性橡皮刮板，專人負責定期維護更換，避免出現采樣頭空采或采不到皮帶底煤的現象[10]。 使用機械采樣的電廠，應在安裝后驗收及使用中每兩年應請有資質的單位對采樣機開展綜合性能試驗，試驗項目至少包括全水分損失、整機和縮分系統偏倚、精密度試驗、縮分比、出料粒度等。此外，若對采樣系統進行了改造，如更換了采樣頭或變換了縮分器頻率等都應及時進行偏倚試驗。

3.2 制樣

采制樣的理論依據是建立在以概率論為核心的數理統計基礎上的，制樣誤差占采、制、化整個誤差的16%左右，制樣程序或操作不當而造成的制樣誤差有時不亞于采樣誤差。電廠中當前制樣中存在的問題也不少于采樣中的問題，甚至更為突出。

對制樣室環境和設施的建議和要求：建議設置專用原煤樣晾干或烘干區或室，配置用于晾干樣品的貨架和烘箱；所有區域環境不受風雨的影響，不受外來飄塵的影響，室內無明火，無任何化學藥品，無明顯粉塵。除晾干烘干室外，其他區域無強光直射。對于北方地區冬季采暖期，取暖設施應不影響煤質特性（如全水分）；煤樣交接區或室內應設置專為存放原煤樣的區域，應配電子臺/磅秤，用于制樣前原煤樣交接時樣品稱重，原煤存放應規整有序；存查樣室內有放置制樣階段存查樣品的貨架，室溫范圍在20～30℃。 樣品存放應按樣品類別或一定順序規整擺放；制樣設備區為水泥地面，制樣設備用地腳螺栓固定；人工制樣區需在水泥地面上鋪以面積至少為25m2、 厚度不小于6mm 的鋼板；制樣各室均要設置工作臺面，用于填寫標簽和樣品分裝等工作；配置人工制樣工具擺放區，用于放置制樣篩、壓輥、研缽、重錘、鏟、板刷、十字分樣板等；安裝有效的通風或除塵設備，制樣室粉塵濃度滿足DL5053 標準要求；大功率設備（如破碎機）的電源應單獨布線。

影響制樣精密度的因素有縮分方法、制樣設備、器具的性能、縮分后留樣量、制樣程序適用性和制樣污染。常用的五種縮分方法中，二分器法縮分精密度最高，縮分機械法次之，人工堆錐四分法最低。制樣設備、器具性能應滿足制樣要求。 當制樣設備、器具性能不合要求時，如分級篩篩孔變形、破碎部件磨損，使篩下物粒度和破碎機出料粒度超限，若縮分后留樣量不足，則增大縮分誤差，縮分后留樣量與煤樣的最大粒度有關。制樣程序設計以獲得足夠的采樣方差和不過大的留樣量為原則，力求簡單適用。制樣程序設計復雜，將增加工作量和增加縮分誤差的可能性。 制樣程序過于簡單,則不能滿足粒度與縮分后留樣量條件,也會增加縮分誤差。 制樣過程中，每次破碎縮分前后，必須對設備、器具及縮分地點進行清掃，否則，煤樣被污染，將增大制樣誤差[11]。

3.3 化驗

電力用煤的檢測，涉及較廣泛的基礎知識，煤的采制樣技術及各項煤質特性的檢測技術。 電力用煤煤質特性檢測主要是指工業分析、元素分析、發熱量、物理特性（可磨性、磨損性煤粉細度、煤的密度等）、灰渣特性（灰熔融性、灰成分等）性能的測定。隨著電力生產的發展，對煤質監督的要求越來越高，新的檢測方法越來越多的取代了傳統的方法，煤質檢測儀器向著智能化、自動化方向發展的速度也越來越快，這就要求煤質檢測人員不斷提高業務水平， 切實掌握煤質特性檢測技術。

化驗工作要求環境相對穩定。 發熱量測試過程中應保持室溫穩定，一次測試過程中，室溫變化不超過±1℃，否則試驗誤差會增大或重復性試驗超過重復性限允許差（120J/g）。 由于試驗用煤樣的狀態是空氣干燥狀態，即是與環境支架能達到相對平衡的狀態，環境變化則煤樣中所含的水分就會發生變化。 例如在測定水分、灰分和揮發分的過程中，環境濕度對結果的影響很大，應嚴格控制煤樣在空氣中的冷卻時間，時間過長，熱態煤樣吸濕性強，會使水分、揮發分測試結果偏低、灰分測定結果偏高。煤樣的加熱干燥只有煤樣易粘連在制樣設備上或者空氣濕度較高、煤樣水分值太高時才建議使用，然而有些工作人員卻不論空氣濕度的高低及煤中水分含量的大小，在制備空氣干燥煤樣時，一律在50℃下進行干燥1～3h，有的干燥時間更長，甚者還有干燥溫度更高的情況， 這樣的操作會造成煤的空干基水分部分或基本損失，從而導致測定值偏低。因而，建議對水分含量高的煤樣進行空氣干燥時應通過實際試驗以確定干燥達到恒重時的最少時間，以免造成水分測定值偏低的情況發生。

煤樣的化驗受使用的儀器、周圍環境以及相關實驗人員等客觀和主觀因素影響，在進行實驗項目時，應嚴格按照國標要求進行操作以減少或消除各種可能的因素對實驗造成的不利影響，消除系統誤差和偶然誤差。此外，還應加強實驗室設備的管理，保證實驗數值能夠溯源；要有儀器的使用記錄和臺賬，清晰的記錄設備的性能特點、維護和使用情況等，以此確保設備的精密度和準確度；對需要校準和檢定的儀器做好送檢工作，此外還應加強實驗室質量的監控，定期對設備進行檢查標定，才能保證設備處于最佳工作狀態，開展標準物質的設備核驗，做好不同實驗室間抽查比對工作等[12]。

3.4 提高采制化人員素質

燃煤的采制化最終要由相關人員進行落實，因此采制化人員的素質就成為改善燃煤采制化管理的一個重要的瓶頸，加強采制化人員素質勢在必行。 對所有采制化人員執行持證上崗管理，保證采制化人員熟練掌握工作標準、工藝流程、技術要求等，做到采制化高效、可靠、真實。加強燃煤采制化相關人員的業務培訓，提升其綜合業務素質，及時組織學習相關的最新國家標準和規范，并且加強在采制化人員內部的技術比拼，在競爭中促進采制化人員業務的快速提升，并且可以在交流中發現問題，加之及時的溝通總結，就會大幅度減少在實際工作中發生質量糾紛的現象發生[13]。

4 結語

燃料的管理和應用是保證火力發電廠企業的正常生產的關鍵，對促進燃料的節約使用，降低發電成本也起到相當重要的作用。 火電廠在燃料管理方面應充分結合自己的實際情況對可能出現的問題進行妥善解決，這將有利于促進火電廠的長遠發展。

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