煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)性的影響研究

崔曉峰，王博

（1.山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 古交 0302001;2.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 7100542）

近年來隨著我國各行各業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和崛起，資源的供應(yīng)越來越緊張，煤作為一種常見但非常重要的資源正在不斷被發(fā)掘和消耗。為滿足市場上對煤越來越膨脹的需求，許多劣質(zhì)的煤炭資源“順應(yīng)時勢”而出現(xiàn)了。作為消耗煤炭資源且數(shù)目龐大的發(fā)電廠，自然也會受到煤質(zhì)的影響。這些不符合電廠鍋爐設(shè)計(jì)需求和使用標(biāo)準(zhǔn)的煤炭，一旦進(jìn)入發(fā)電廠，將對鍋爐的正常、安全運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面作用，可能降低鍋爐工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，發(fā)電廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人須重點(diǎn)關(guān)注煤質(zhì)，保障進(jìn)入電廠的煤炭質(zhì)量符合鍋爐運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。

1 煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)性的影響

煤炭作為發(fā)電廠的燃料資源，其原料的燃燒和產(chǎn)生的廢棄物都會對鍋爐的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響。如果是質(zhì)量合格的煤炭，其整個燃燒的過程相對穩(wěn)定和安全。但煤質(zhì)沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的話，就會影響整個燃燒的效果，既不能高效利用燃料，也不能確保電廠鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)，情況嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)一系列安全事故，造成不必要的人員或設(shè)備損傷。以下將從煤的揮發(fā)分、灰分、水分和碳分4個方面入手，說明煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)性的影響。

1.1 煤的揮發(fā)分影響

煤的揮發(fā)分影響是指煤炭在充分燃燒的情況下對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生的影響，這是影響煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一，其參考依據(jù)是對煤炭的利用途經(jīng)與工藝條件。揮發(fā)分影響也是衡量煤在燃燒過程中相關(guān)性能的標(biāo)準(zhǔn)。若是煤的揮發(fā)分保持在較高水平，那么煤炭的燃燒機(jī)會就會趨于穩(wěn)定、安全；反過來說，若是煤的揮發(fā)分達(dá)不到相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，則既不能保證燃料的充分燃燒利用，也將對鍋爐的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，時間久了會造成鍋爐的損傷，減少設(shè)備的使用壽命。

1.2 煤的灰分影響

煤的灰分影響是指當(dāng)煤燃燒成為灰燼時，其含量對鍋爐運(yùn)行的影響。當(dāng)煤在燃燒的過程中灰分積累到一定程度時，就會阻止煤中碳元素的充分燃燒，使得煤炭的燃燒速度變得越來越慢，為鍋爐提供的熱量也就越來越少，鍋爐里面的溫度會不斷降低。且煤灰的不可燃燒性也會導(dǎo)致大鍋爐內(nèi)部燃燒熱能的消耗，這反過來會不斷增加碳灰含量，對鍋爐及相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕，降低設(shè)備的使用年限，并且可能引發(fā)相關(guān)的安全事故。

1.3 煤的水分影響

煤的水分是影響煤炭資源快速燃燒起來的重要因素，若煤炭的水分含量比較高，那么其著火的速度就會越慢，越難被燒著。而且這些水分在蒸發(fā)的過程中也會消耗大量的熱量，使得鍋爐溫度處于較低狀態(tài)。在傳遞熱量的過程中，水分含量較高的煤炭無法像合格的煤炭一樣傳遞均勻、迅速，使得鍋爐底部的受熱不均勻，從而可能引發(fā)安全問題。水分含量高的煤炭一經(jīng)燃燒也更加容易出現(xiàn)冒煙狀況，這會加大排煙機(jī)和引風(fēng)機(jī)的工作量，降低相關(guān)搭配設(shè)備的使用壽命，造成一定損失。

1.4 煤的碳分影響

煤的碳分影響是煤炭在燃燒中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、生成其它元素對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生的影響，煤的元素中硫在燃燒的條件下與空氣中的水蒸氣結(jié)合產(chǎn)生新的物質(zhì)——酸蒸汽，能夠在低溫受熱的情況下發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，這會使得鍋爐底部產(chǎn)生堵灰和腐蝕的現(xiàn)象。如果這種酸蒸汽不斷增加，會影響電廠鍋爐的均勻受熱，一樣會降低鍋爐的使用年限。情況嚴(yán)重時，還會因?yàn)槟Y(jié)物的增加而增加揮發(fā)分，進(jìn)而強(qiáng)化煤的陰燃傾向，導(dǎo)致煤粉出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，嚴(yán)重危害鍋爐的正常安全使用。

2 改善煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)的措施

為改善燃煤對鍋爐產(chǎn)生的不良影響，如何通過改變煤質(zhì)的方法來提高鍋爐的運(yùn)行效率，以達(dá)到減輕不良影響的目的，是電廠相關(guān)負(fù)責(zé)人需要認(rèn)真對待的問題。筆者為電廠負(fù)責(zé)人提出了一些建議如下。

2.1 把控源頭，提高煤質(zhì)

要想控制電廠的煤質(zhì)，最直接有效的方式就是在源頭處加強(qiáng)控制和管理，這個源頭就是電廠對煤炭資源的采購環(huán)節(jié)。采購環(huán)節(jié)會影響燃料的價格，影響煤炭的質(zhì)量，這些又將對電廠的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生間接影響。那么電廠如何加強(qiáng)對采購環(huán)節(jié)的管理呢？可以嘗試應(yīng)用“混摻貧煤”的方法，這種方法是指在采購煤炭時不止采購其中一種，可能同時采購幾種不同來源的煤炭。以華電電廠為例，該電廠在制定煤炭資源的采購計(jì)劃時，將電廠鍋爐運(yùn)行所需煤炭的各項(xiàng)指標(biāo)羅列出來，并同時考慮煤炭的熱值及其環(huán)保指數(shù)。根據(jù)這一計(jì)劃，該廠當(dāng)年共采購印尼煤炭70萬t，采購澳洲煤炭76萬t。采購澳洲煤炭最主要的原因是因其環(huán)保指數(shù)較高，可以降低廢棄物的排放。而采購印尼煤則是為了彌補(bǔ)澳洲煤炭熱值不足的缺陷，當(dāng)這兩種煤炭以合適的比例進(jìn)行摻燒時，便能達(dá)到互補(bǔ)的目的。而摻燒的過程也能保證其穩(wěn)定性與安全性，保護(hù)鍋爐的正常安全運(yùn)行。

2.2 做好燃煤的選擇

電廠應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身鍋爐的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)來選擇適合的煤炭種類，或者在進(jìn)行鍋爐結(jié)構(gòu)、爐型設(shè)計(jì)時注意其區(qū)別，考慮當(dāng)前煤炭各方面的指標(biāo)，選擇相應(yīng)的燃燒器和制粉系統(tǒng)。如在設(shè)計(jì)的過程中沒有考慮到相應(yīng)煤種的質(zhì)量和使用要求，則會對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性造成一定的影響。相關(guān)負(fù)責(zé)人可以在實(shí)際情況下嘗試對幾種燃煤原料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，記錄不同燃料的燃燒過程中的現(xiàn)象，對其技術(shù)指標(biāo)、結(jié)渣特性和相對磨損性以及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，得出相對科學(xué)合理的結(jié)果，然后據(jù)此選擇符合鍋爐運(yùn)行需求的煤種。相關(guān)研究人員已經(jīng)做過相關(guān)的調(diào)查和研究：將神華神木煤與山西優(yōu)混煤以8:2的比例進(jìn)行摻燒，發(fā)現(xiàn)煤炭產(chǎn)生飛灰的可能性較低；伊泰神木煤和神混2號煤則不管是單燒，還是摻燒，這兩種煤炭對鍋爐管壁的損害程度都較低，對于鍋爐設(shè)備的保護(hù)比較明顯。因此，電廠在采購煤炭時可以參考專業(yè)研究人員的研究結(jié)果來選擇燃煤，將綜合效益最為良好的煤種作為電廠鍋爐燃料使用的主力。

2.3 加強(qiáng)設(shè)備技術(shù)的改造

電廠鍋爐設(shè)備本身及其相關(guān)的配套設(shè)備和技術(shù)也會影響鍋爐的工作效率，因此，為保證鍋爐正常運(yùn)行的概率，應(yīng)當(dāng)對電廠的相關(guān)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行革新和改造。尤其是當(dāng)前由于電廠鍋爐的設(shè)計(jì)和對煤炭的要求與標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，鍋爐設(shè)備與煤炭種類和質(zhì)量之間的差距越來越明顯，傳統(tǒng)的技術(shù)水平與設(shè)備要求已經(jīng)無法滿足鍋爐的運(yùn)行要求和發(fā)電需求。因此，電廠應(yīng)當(dāng)注意在這些設(shè)備方面加強(qiáng)技術(shù)改造與應(yīng)用，以提高鍋爐的安全性和工作效率。

2.4 加大對原煤的除雜力度

為進(jìn)一步保證鍋爐制粉系統(tǒng)的正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)，電廠需要對輸送入廠的煤原料進(jìn)行除雜處置。我國多數(shù)電廠采用的制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有個缺陷——缺少相應(yīng)的木屑分離器，煤炭原料中可能存在的土塊、草類等雜物不能被徹底清理出去，這些雜質(zhì)會影響煤炭的充分燃燒。對此電廠需要加強(qiáng)人手進(jìn)行除雜，保證進(jìn)入爐中的煤炭資源能夠充分、均勻地燃燒。

2.5 嚴(yán)格控制煤質(zhì)底限

電廠相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)電廠鍋爐中的煤質(zhì)進(jìn)行適合的控制，如果在煤質(zhì)的設(shè)計(jì)沒有符合電廠鍋爐的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，那么這種不合格的煤質(zhì)將會影響整個鍋爐機(jī)組的運(yùn)行過程，且這是多方面、損壞經(jīng)濟(jì)效益的負(fù)面影響。所以電廠相關(guān)部門須嚴(yán)格控制煤質(zhì)的底限，保證煤質(zhì)符合電廠鍋爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和類型，以及制粉系統(tǒng)的類型等，最好制定相應(yīng)的指標(biāo)以方便控制鍋爐煤質(zhì)的入煤底限，并根據(jù)煤質(zhì)的發(fā)熱量以及揮發(fā)分的相關(guān)指標(biāo)來采取科學(xué)有效的保護(hù)措施，確保鍋爐的正常運(yùn)行。為更有效地延長爐膛和風(fēng)機(jī)的使用年限，有效提升電廠鍋爐的運(yùn)行效率，還可以通過調(diào)節(jié)煤粉燃燒所需的空氣量的方式來提高煤炭的燃燒率，但需要注意控制的空氣量不可過大，這樣能夠?yàn)槿紵峁┳懔康难鯕猓⒂行Э刂颇ッ簷C(jī)出口的溫度，提高煤炭資源的燃燒效率。

3 結(jié)語

總之，在當(dāng)前煤炭資源日益緊缺、供應(yīng)日趨緊張的情況下，電廠如何選擇合適的煤種，不斷提高燃煤的使用效率，并在保證鍋爐的安全可靠運(yùn)行條件下提高燃煤的利用效率，保證電廠的經(jīng)濟(jì)效益是電廠需要積極進(jìn)行考慮的問題。為此，討論和分析煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)的影響，在不斷推進(jìn)和規(guī)范電廠經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面將會產(chǎn)生重要影響，可以為電廠根據(jù)自身設(shè)備的條件和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來選擇相應(yīng)的煤炭種類，并進(jìn)行合理地?fù)綗瑥亩_(dá)到高效利用煤炭資源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

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