淺談產(chǎn)業(yè)計(jì)量在燃煤發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用

劉志強(qiáng),宋 偉（新疆計(jì)量測(cè)試研究院,烏魯木齊 830011）

淺談產(chǎn)業(yè)計(jì)量在燃煤發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用

劉志強(qiáng),宋 偉
（新疆計(jì)量測(cè)試研究院,烏魯木齊 830011）

摘 要：本文從煤質(zhì)分析、水質(zhì)分析、運(yùn)行參數(shù)控制、排放物監(jiān)測(cè)、設(shè)備檢修試驗(yàn)等方面分析了燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)對(duì)計(jì)量技術(shù)服務(wù)的需求，簡(jiǎn)述了產(chǎn)業(yè)計(jì)量在燃煤發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃煤發(fā)電；產(chǎn)業(yè)計(jì)量；計(jì)量技術(shù)

燃煤發(fā)電過(guò)程主要包括三大主機(jī)和三大系統(tǒng)，分別為鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)；整個(gè)過(guò)程涉及計(jì)量工作中的熱工、流量、力學(xué)、電學(xué)及化學(xué)分析等專(zhuān)業(yè)。根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可將燃煤發(fā)電過(guò)程分為：煤質(zhì)分析、水質(zhì)分析、運(yùn)行參數(shù)控制、排放物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備檢修試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，下文分別簡(jiǎn)述產(chǎn)業(yè)計(jì)量在各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。

1 產(chǎn)業(yè)計(jì)量在煤質(zhì)分析中的應(yīng)用

煤炭是燃煤電廠的主要原料，其種類(lèi)和性質(zhì)對(duì)電廠鍋爐燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)、選型、受熱面的布置以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很大影響，煤質(zhì)的好壞直接關(guān)系到鍋爐的安全運(yùn)行和火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此燃煤電廠把煤質(zhì)監(jiān)督作為生產(chǎn)中的重點(diǎn)工作來(lái)管理。常見(jiàn)的煤質(zhì)指標(biāo)主要包括：揮發(fā)分、灰分、水分、硫分、發(fā)熱量、煤灰熔融性、可磨性系數(shù)等。

1.1 煤的揮發(fā)分

揮發(fā)分是判斷煤炭著火特性的首要指標(biāo)，揮發(fā)分含量越高，著火越容易，燃燒速度越快。不同的電廠鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)揮發(fā)分的要求不同，兩者要相互匹配。通過(guò)計(jì)量技術(shù)準(zhǔn)確高效地的確定煤的揮發(fā)分非常重要。

1.2 煤的灰分

灰分過(guò)高會(huì)使火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，燃點(diǎn)推遲，燃燒溫度下降，燃燒穩(wěn)定性變差，同時(shí)容易加劇設(shè)備的磨損，縮短設(shè)備使用壽命。準(zhǔn)確、高效測(cè)量煤的灰分也是計(jì)量工作的重要內(nèi)容。

1.3 煤的水分

水分含量過(guò)高，發(fā)熱量低，排煙損失大，還容易引起煤倉(cāng)、管道及給煤機(jī)內(nèi)黏結(jié)堵塞；但水分的存在也有一定的好處，火焰中的水蒸氣不但對(duì)煤粉的懸浮燃燒是一種十分有效的催化劑，水分還可防止煤塵飛揚(yáng)等。對(duì)煤中的水分進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和計(jì)量很有必要。

1.4 煤的硫分

硫是煤中的有害雜質(zhì)，燃燒后生成的氧化物一方面腐蝕設(shè)備，另一方面污染環(huán)境。電廠用煤對(duì)硫分有具體的要求，需要借助計(jì)量手段準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)煤中的硫分。

健全順暢高效的協(xié)調(diào)機(jī)制。充分發(fā)揮“雙重領(lǐng)導(dǎo)”優(yōu)勢(shì)和軍地橋梁紐帶作用，協(xié)調(diào)軍地各級(jí)建立常態(tài)化的計(jì)劃協(xié)調(diào)、聯(lián)席會(huì)議、聯(lián)合辦公、情況通報(bào)、雙向走訪等制度，使軍隊(duì)能夠?qū)崟r(shí)了解地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程、建設(shè)規(guī)劃、科技立項(xiàng)和技術(shù)革新等現(xiàn)狀，也使地方能及時(shí)掌握軍隊(duì)需求，切實(shí)調(diào)動(dòng)軍地雙方力量協(xié)力推進(jìn)軍民融合發(fā)展各項(xiàng)工作有效落實(shí)。

1.5 煤的發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量是電廠鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)的重要技術(shù)依據(jù)。生產(chǎn)中的煤，發(fā)熱量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，爐內(nèi)溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)水平，影響煤粉的燃點(diǎn)和燃盡，鍋爐熱效率下降；發(fā)熱量過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛溫度高于設(shè)計(jì)水平，燒毀容易軟化、熔融，形成結(jié)渣。因此，利用計(jì)量手段準(zhǔn)確評(píng)價(jià)煤炭的發(fā)熱量也非常重要。

1.6 煤灰熔融性

不同排渣形式鍋爐對(duì)煤灰熔融性要求不同，參照GB/Τ9143-2008《常壓固定床氣化用煤技術(shù)條件》中對(duì)煤灰熔融性軟化溫度（SΤ）的要求：灰分（Αd）≤18.00%時(shí)，SΤ≥1150℃；其它情況下SΤ≥1250℃。對(duì)灰分熔融性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析測(cè)試也很關(guān)鍵。

1.7 可磨性系數(shù)

煤的可磨性系數(shù)是燃煤電廠中煤粉制備工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、電廠內(nèi)部用能評(píng)估的依據(jù)之一，同時(shí)也直接決定著磨煤設(shè)備的使用壽命。需要準(zhǔn)確評(píng)價(jià)煤的可磨性系數(shù)，為磨煤工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型提供技術(shù)依據(jù)。

2 產(chǎn)業(yè)計(jì)量在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

電廠用水大致可以分為：原水、補(bǔ)給水、給水、鍋爐水、排污水、凝結(jié)水、疏水、返回凝結(jié)水、冷卻水等。天然水中的雜質(zhì)可按粒徑大小分為：懸浮物（＞10-4mm）、膠體（10-6～10-4mm）和溶解物質(zhì)（＜10-6mm）。

電力生產(chǎn)中水質(zhì)常用的主要技術(shù)指標(biāo)有：（1）溶解固形物和含鹽量；（2）懸浮物與濁度；（3）堿度和酸度；（4）硬 度；（5）電導(dǎo)率；（6）有機(jī)物含量等。下表1是常見(jiàn)的水質(zhì)分析項(xiàng)目，各個(gè)項(xiàng)目的分析離不開(kāi)計(jì)量技術(shù)的支持。

表1 天然水的一般分析項(xiàng)目

3 產(chǎn)業(yè)計(jì)量在運(yùn)行參數(shù)控制方面的應(yīng)用

燃煤電廠在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)，涉及溫度、壓力、給煤量、送風(fēng)量、含氧量、液位、轉(zhuǎn)速、頻率、發(fā)電功率、有害物含量、水雜質(zhì)含量等等。其中，最常見(jiàn)的監(jiān)控參數(shù)見(jiàn)下表2，“工況”以新疆某電廠實(shí)際運(yùn)行中的狀態(tài)為例。

表2 常見(jiàn)運(yùn)行參數(shù)

電廠的生產(chǎn)運(yùn)行是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)變化，要保持生產(chǎn)的正常進(jìn)行，就要對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、在線監(jiān)測(cè)和控制。在這一過(guò)程中，計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的有效支持是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，離開(kāi)精確、高效、實(shí)時(shí)的計(jì)量檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)平衡就無(wú)法持續(xù)保持。整個(gè)過(guò)程主要涉及熱工、電學(xué)、化學(xué)分析、流量、力學(xué)等計(jì)量專(zhuān)業(yè)。

4 產(chǎn)業(yè)計(jì)量在排放物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

國(guó)家環(huán)保部門(mén)對(duì)燃煤電廠大氣污染物排放有嚴(yán)格的限制，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，“一般地區(qū)”燃煤電廠要達(dá)到表3的要求。

在脫硫、脫硝、除塵過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)污染物的含量進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)有害物質(zhì)排放的相關(guān)要求。整個(gè)排放物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程離不開(kāi)計(jì)量技術(shù)的支持。

5 產(chǎn)業(yè)計(jì)量在設(shè)備檢修試驗(yàn)中的應(yīng)用

為及時(shí)準(zhǔn)確的掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，防止設(shè)備運(yùn)行故障的發(fā)生，在燃煤電廠運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)定期進(jìn)行檢修試驗(yàn)，按試驗(yàn)項(xiàng)目的性質(zhì)又分為常規(guī)試驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目和特殊試驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目，主

表3 一般地區(qū)燃煤發(fā)電鍋爐大氣污染物排放濃度限制

要有：

（1）鍋爐項(xiàng)目；

（2）汽機(jī)項(xiàng)目；

（3）環(huán)保、化學(xué)項(xiàng)目；

（4）金屬項(xiàng)目；

（5）熱工項(xiàng)目；

（6）電氣項(xiàng)目；

（7）綜合項(xiàng)目等。在各檢修項(xiàng)目試驗(yàn)過(guò)程中離不開(kāi)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的支持。

6 結(jié)語(yǔ)

計(jì)量技術(shù)服務(wù)在煤電產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程具有不可替代的技術(shù)支持作用。作為計(jì)量工作的一個(gè)重要方面，產(chǎn)業(yè)計(jì)量更加深入到企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，融入產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提供全產(chǎn)業(yè)鏈的計(jì)量技術(shù)服務(wù)。通過(guò)上述分析可知，產(chǎn)業(yè)計(jì)量在切入燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)過(guò)程中，可以從以下幾方面開(kāi)展技術(shù)服務(wù)工作：

（1）在煤質(zhì)分析中的應(yīng)用；

（2）在水質(zhì)分析中的應(yīng)用；

（3）在運(yùn)行參數(shù)控制方面的應(yīng)用；

（4）在排放物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用；

（5）在設(shè)備檢修試驗(yàn)中的應(yīng)用。最終通過(guò)有效的計(jì)量技術(shù)服務(wù)工作，為燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展提供技術(shù)支持。

作者簡(jiǎn)介：劉志強(qiáng)（1983-），男，河南人，助理工程師，主要從事電學(xué)計(jì)量測(cè)試研究。

基金項(xiàng)目：2013年烏魯木齊市科技項(xiàng)目《烏魯木齊高電壓綜合性能實(shí)驗(yàn)室》（H131023007）