煤質對電廠鍋爐運行與經濟性的影響研究

崔曉峰，王博

（1.山西興能發電有限責任公司，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經濟的快速發展和崛起，資源的供應越來越緊張，煤作為一種常見但非常重要的資源正在不斷被發掘和消耗。為滿足市場上對煤越來越膨脹的需求，許多劣質的煤炭資源“順應時勢”而出現了。作為消耗煤炭資源且數目龐大的發電廠，自然也會受到煤質的影響。這些不符合電廠鍋爐設計需求和使用標準的煤炭，一旦進入發電廠，將對鍋爐的正常、安全運行產生負面作用，可能降低鍋爐工作的可靠性和經濟性。因此，發電廠的相關負責人須重點關注煤質，保障進入電廠的煤炭質量符合鍋爐運行的標準。

1 煤質對電廠鍋爐運行與經濟性的影響

煤炭作為發電廠的燃料資源，其原料的燃燒和產生的廢棄物都會對鍋爐的正常運行產生一定影響。如果是質量合格的煤炭，其整個燃燒的過程相對穩定和安全。但煤質沒有達到相關標準的話，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、經濟，情況嚴重的甚至出現一系列安全事故，造成不必要的人員或設備損傷。以下將從煤的揮發分、灰分、水分和碳分4個方面入手，說明煤質對電廠鍋爐運行與經濟性的影響。

1.1 煤的揮發分影響

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

1.2 煤的灰分影響

煤的灰分影響是指當煤燃燒成為灰燼時，其含量對鍋爐運行的影響。當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致大鍋爐內部燃燒熱能的消耗，這反過來會不斷增加碳灰含量，對鍋爐及相關設備產生較強的腐蝕，降低設備的使用年限，并且可能引發相關的安全事故。

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。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，從而可能引發安全問題。水分含量高的煤炭一經燃燒也更加容易出現冒煙狀況，這會加大排煙機和引風機的工作量，降低相關搭配設備的使用壽命，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生化學反應、生成其它元素對鍋爐運行產生的影響，煤的元素中硫在燃燒的條件下與空氣中的水蒸氣結合產生新的物質——酸蒸汽，能夠在低溫受熱的情況下發生凝結現象，這會使得鍋爐底部產生堵灰和腐蝕的現象。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。情況嚴重時，還會因為凝結物的增加而增加揮發分，進而強化煤的陰燃傾向，導致煤粉出現自燃現象，嚴重危害鍋爐的正常安全使用。

2 改善煤質對電廠鍋爐運行及經濟的措施

為改善燃煤對鍋爐產生的不良影響，如何通過改變煤質的方法來提高鍋爐的運行效率，以達到減輕不良影響的目的，是電廠相關負責人需要認真對待的問題。筆者為電廠負責人提出了一些建議如下。

2.1 把控源頭，提高煤質

要想控制電廠的煤質，最直接有效的方式就是在源頭處加強控制和管理，這個源頭就是電廠對煤炭資源的采購環節。采購環節會影響燃料的價格，影響煤炭的質量，這些又將對電廠的經濟效益產生間接影響。那么電廠如何加強對采購環節的管理呢？可以嘗試應用“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劃時，將電廠鍋爐運行所需煤炭的各項指標羅列出來，并同時考慮煤炭的熱值及其環保指數。根據這一計劃，該廠當年共采購印尼煤炭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保指數較高，可以降低廢棄物的排放。而采購印尼煤則是為了彌補澳洲煤炭熱值不足的缺陷，當這兩種煤炭以合適的比例進行摻燒時，便能達到互補的目的。而摻燒的過程也能保證其穩定性與安全性，保護鍋爐的正常安全運行。

2.2 做好燃煤的選擇

電廠應當根據自身鍋爐的設計和標準來選擇適合的煤炭種類，或者在進行鍋爐結構、爐型設計時注意其區別，考慮當前煤炭各方面的指標，選擇相應的燃燒器和制粉系統。如在設計的過程中沒有考慮到相應煤種的質量和使用要求，則會對鍋爐運行的經濟性和安全性造成一定的影響。相關負責人可以在實際情況下嘗試對幾種燃煤原料進行燃燒試驗，記錄不同燃料的燃燒過程中的現象，對其技術指標、結渣特性和相對磨損性以及經濟性進行分析，得出相對科學合理的結果，然后據此選擇符合鍋爐運行需求的煤種。相關研究人員已經做過相關的調查和研究：將神華神木煤與山西優混煤以8:2的比例進行摻燒，發現煤炭產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，對于鍋爐設備的保護比較明顯。因此，電廠在采購煤炭時可以參考專業研究人員的研究結果來選擇燃煤，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 加強設備技術的改造

電廠鍋爐設備本身及其相關的配套設備和技術也會影響鍋爐的工作效率，因此，為保證鍋爐正常運行的概率，應當對電廠的相關設備和技術進行革新和改造。尤其是當前由于電廠鍋爐的設計和對煤炭的要求與標準不斷提高，鍋爐設備與煤炭種類和質量之間的差距越來越明顯，傳統的技術水平與設備要求已經無法滿足鍋爐的運行要求和發電需求。因此，電廠應當注意在這些設備方面加強技術改造與應用，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

為進一步保證鍋爐制粉系統的正常高效運轉，電廠需要對輸送入廠的煤原料進行除雜處置。我國多數電廠采用的制粉系統為正壓直吹式制粉系統，這種系統有個缺陷——缺少相應的木屑分離器，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，這些雜質會影響煤炭的充分燃燒。對此電廠需要加強人手進行除雜，保證進入爐中的煤炭資源能夠充分、均勻地燃燒。

2.5 嚴格控制煤質底限

電廠相關負責人應根據電廠鍋爐中的煤質進行適合的控制，如果在煤質的設計沒有符合電廠鍋爐的相關標準，那么這種不合格的煤質將會影響整個鍋爐機組的運行過程，且這是多方面、損壞經濟效益的負面影響。所以電廠相關部門須嚴格控制煤質的底限，保證煤質符合電廠鍋爐的設計標準和類型，以及制粉系統的類型等，最好制定相應的指標以方便控制鍋爐煤質的入煤底限，并根據煤質的發熱量以及揮發分的相關指標來采取科學有效的保護措施，確保鍋爐的正常運行。為更有效地延長爐膛和風機的使用年限，有效提升電廠鍋爐的運行效率，還可以通過調節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，這樣能夠為燃燒提供足量的氧氣，并有效控制磨煤機出口的溫度，提高煤炭資源的燃燒效率。

3 結語

總之，在當前煤炭資源日益緊缺、供應日趨緊張的情況下，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行條件下提高燃煤的利用效率，保證電廠的經濟效益是電廠需要積極進行考慮的問題。為此，討論和分析煤質對電廠鍋爐運行和經濟的影響，在不斷推進和規范電廠經濟發展方面將會產生重要影響，可以為電廠根據自身設備的條件和設計標準來選擇相應的煤炭種類，并進行合理地摻燒，從而達到高效利用煤炭資源、提高企業經濟效益的目的。

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