煤質(zhì)對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響的研究

鄧慶林

摘 要：在發(fā)電廠的實際運行中，燃煤成本在其運行總成本中所占比例超過七成，因此其在一定程度上直接決定了電廠運行經(jīng)濟性。本文主要結合福建華電可門電廠的運行實際情況，對煤質(zhì)對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響展開了具體分析。

關鍵詞：煤質(zhì)；電廠鍋爐運行；經(jīng)濟性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.053

0 引言

近些年，隨著我國電力需求的不斷增加，導致電廠煤炭資源的供應壓力不斷增加，煤價上漲迅速。基于此，很多電廠使用的實際燃煤煤質(zhì)大大偏離了設計煤種，導致鍋爐的運行安全性與經(jīng)濟性受到很大影響，如何有效控制入爐煤質(zhì)，成為行業(yè)內(nèi)關注的一大焦點問題。

1 電廠鍋爐運行燃料成本分析

在電廠鍋爐的運行過程中，其燃料成本主要可以分為兩個部分：（1）鍋爐點火用油；（2）正常發(fā)電用煤。當前，隨著我國電廠鍋爐燃燒技術的發(fā)展，點火用油量得到大幅的下降，部分電廠的年用量控制在二、三千噸，最少的甚至可以達到五、六百噸，其費用大約僅有幾百萬元，在全部的燃料成本中做占比例僅達1%，所以本文重點對燃煤成本進行了具體的分析。

如下所示即為燃料成本Cr的計算公式：

其中：Cr表示的是燃料的成本，單位：元/MWH；Cn表示的是燃料的價格，單位：元/GJ；η表示的是機組的平均效率。

從上式中可以看出，在電廠運行中，燃料價格與機組運行效率均是影響成本的重要因素，因此兼顧燃料的品質(zhì)與價格就顯得尤為重要，其實現(xiàn)了在確保機組運行經(jīng)濟的同時，減少供電煤耗。

2 煤質(zhì)對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

當前，電廠的入爐煤大多數(shù)采用的是混配摻燒的方法，從而有效解決單煤不適應燃燒的問題。但是，在實際配煤過程中，若是對煤質(zhì)特性把握不到位，則往往會導致入爐煤質(zhì)與設計煤種要求不符，影響鍋爐運行的安全經(jīng)濟性[1]。例如：福建華電可門電廠設計煤種為神府東勝煤，校核煤種為晉北煙煤。但是，近年來因為煤炭供應緊張，其更多的使用神混系列、優(yōu)混、平混系列、準混系列、印尼煤、褐煤、國外煤（美、加、澳等）等煤種，燃用煤種偏離設計煤質(zhì)較多，嚴重影響機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行。基于此背景，加強煤質(zhì)影響分析意義重大，入爐煤的揮發(fā)分、灰分、水分、硫分以及發(fā)熱量等等都影響著電廠鍋爐的運行及其經(jīng)濟性。

2.1 揮發(fā)分對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

揮發(fā)分是衡量煤炭燃燒性能的重要標準之一，兩者之間呈正相關關系。揮發(fā)分越高，煤炭的燃燒越完全，對于煤粉磨制的細度要求就相對較低，磨煤機運行效率得到有效提高。相反，若是煤炭的揮發(fā)分低，則就需要更細的煤粉來保證燃燒，大大增加磨煤機的運行負擔，降低鍋爐的運行效率。對于電廠而言，必須確保入爐煤的揮發(fā)分與設計相符，否則一方面容易因為火焰中心上移的問題，導致噴燃器被燒壞，從而出現(xiàn)停爐事故；另一方面，若是燃燒不盡，也會導致鍋爐停運，大大增加設備成本，影響電能生產(chǎn)的安全性。

2.2 灰分對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

灰分與煤炭燃燒性能呈負相關關系，一方面，灰分含量大的煤炭燃料，其中的碳成分都被灰分所包圍，導致碳燃燒速率大大降低，燃燒不完全問題嚴重，甚至會出現(xiàn)滅火的問題。灰分是不可燃的，因此其必然會殘留下來，而高溫煤渣的大量排放直接導致爐內(nèi)燃燒熱能的嚴重損失，這些問題都影響著電廠鍋爐的運行經(jīng)濟性。另一方面，若是煤炭燃料灰分含量要大于設計要求，則必然會加速鍋爐將其相關輔助設備的磨損，加劇鍋爐受熱面結渣、沾污等現(xiàn)象，導致鍋爐在運行過程中事故頻發(fā)，安全性下降[2]。

2.3 水分對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

水分與煤炭燃燒性能呈負相關關系，若是水分的含量過高，則必然會影響到著火速率，而水分的蒸發(fā)也會增加熱量的消耗，降低煤炭燃燒的穩(wěn)定性，導致不完全燃燒現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響鍋爐的正常運行。此外，水分越大，鍋爐煙氣量越大，被帶走的熱量也就越多，排煙熱損失、引風機能耗增加，鍋爐運行成本大幅提高。

2.4 硫分對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

在鍋爐燃燒后，煤炭中存在的硫分會生成S02、S03，其十分容易和煙氣內(nèi)的水蒸氣產(chǎn)生反應，生成H2S04酸蒸汽，在低溫受熱面凝結，形成堵灰腐蝕，大大縮短設備的使用壽命。此外，含硫量越大，則煤灰的熔融溫度就越低，極易出現(xiàn)鍋爐受熱面結焦的現(xiàn)象。若是燃煤揮發(fā)分高在，則其含硫量則增加，還會影響到煤的陰燃傾向，導致煤粉倉由于溫度的升高，而發(fā)生自燃的問題。

2.5 發(fā)熱量對電廠鍋爐運行及經(jīng)濟性影響

煤的發(fā)熱量與鍋爐設計指標息息相關，兩者必須相符，若是實際入爐煤的質(zhì)量未能夠達到相應的設計指標，則必然會導致鍋爐熱效率受到影響，甚至是因為發(fā)熱量過低的問題，導致滅火放炮現(xiàn)象的出現(xiàn)，需投油助燃，增加運行成本；相反，若是實際入爐煤的發(fā)熱量要高于設計標準，則容易出現(xiàn)煤灰軟化、結渣等現(xiàn)象，影響設備使用壽命，甚至是引發(fā)燃燒事故。

3 電廠應對措施

3.1 加強源頭管理，有效控制入廠煤質(zhì)

對于電廠而言，煤炭采購是一個十分重要的環(huán)節(jié)，其不僅決定了燃料的價格，也決定了其質(zhì)量，因此必須加強其管理力度，機制采購“混摻貧煤”。以福建華電可門電廠為例，其在制定采購計劃時，需充分考慮煤值穩(wěn)定、自產(chǎn)煤搭配、指標、熱值、環(huán)保以及前期摻燒經(jīng)驗等等方面的因素。該電廠2015年7～12月采購計劃如下：（1）4100-4300大卡/千克低硫低灰印尼煤75萬噸；（2）5500大卡/千克澳煤78萬噸。其中，后者的應用是為了符合機組的環(huán)保排放要求；前者則可以彌補低卡印尼煤的熱值低不足的缺陷，而且已有一定的摻燒經(jīng)驗，能夠確保摻燒煤種穩(wěn)定，實現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

3.2 科學摻燒，保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定

當前，對于各大電廠而言，完全使用設計煤種是十分不實際的，因此配煤摻燒就成為了一個十分重要的工作。在電廠混煤摻配的過程中，一方面要充分考慮到所用煤種的價格因素，另一方面則更要重視參混煤種的質(zhì)量問題，確保其具有較好的可磨性、燃燒特性，對于差異較大的煤種不得直接進行摻配，否則必然影響磨煤機、鍋爐的正常運行[3]。

可門電廠在摻燒褐煤和印尼煤的過程中，通過大量試驗對制粉系統(tǒng)、機組燃燒性能和環(huán)保排放指標進行分析，確定不同負荷下機組最大摻燒比例（在保證磨出力和負荷要求下的褐煤印尼煤的最大摻燒煤量比例）和最佳摻燒比例（在保證安全的前提下，綜合考慮鍋爐效率、廠用電率及煤價三個因素時的褐煤印尼煤摻燒煤量比例，兼顧污染物排放），在保證煤質(zhì)穩(wěn)定的同時，提高摻燒經(jīng)濟性。

3.3 以爐定煤，嚴格控制煤質(zhì)底限

在電廠的實際運行鍋爐的實際運行過程中，往往是由于入爐煤煤質(zhì)偏離設計煤質(zhì)，導致鍋爐乃至整套機組的運行性能受到不利的影響。對于不同的電廠而言，其所使用的鍋爐、制粉系統(tǒng)也是各不相同的，對于煤質(zhì)的要求必然存在差異。對此，必須嚴格按照鍋爐及輔機系統(tǒng)的運行情況，制定相應的煤質(zhì)底限，并嚴格執(zhí)行。例如：可門電廠通過對機組不同負荷下的最大和最佳摻配比例的總結分析，找出了機組運行和現(xiàn)有煤種相互匹配特性，通過煤場管理系統(tǒng)和運行調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)，指導機組運行，根據(jù)機組需求指導煤場進行配煤工作，同時結合后期負荷和經(jīng)濟性摻燒需求，對煤種采購提出建議。

4 結束語

綜上，煤質(zhì)是影響鍋爐運行及其經(jīng)濟性的一個重要因素，各火電廠必須通過有效的技術、管理措施，例如：源頭管理、科學摻燒、以爐定煤，實現(xiàn)煤質(zhì)的合理控制，提高鍋爐運行的安全與經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]王麗朋，楊占君.煤質(zhì)劣化對電站鍋爐安全和經(jīng)濟性的影響及改進建議[J].甘肅科技，2011（21）：74-77.

[2]范玉勤.煤質(zhì)變化對火電廠生產(chǎn)運行的影響[J].沿海企業(yè)與科技，2008（08）：93-95.

[3]李艷麗.煤質(zhì)變化對火電廠安全經(jīng)濟運行的影響及對策[J].魅力中國，2014（06）：55-55.endprint