煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響的研究

鄭永剛

摘要：我國是世界上最大的煤炭能源國，其中火力發(fā)電廠是能源需求最大的，為了倡導(dǎo)國家呼吁的節(jié)能減排的環(huán)保型社會，很多發(fā)電廠致力于研究如何提高煤炭的使用效率，降低環(huán)境污染。我國煤炭生產(chǎn)的煤質(zhì)種類繁多，發(fā)電廠需要根據(jù)實(shí)際的情況結(jié)合不同的煤質(zhì)種類來平衡鍋爐運(yùn)行的狀況以及經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。本文主要就煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)；電廠鍋爐運(yùn)行；經(jīng)濟(jì)性；影響

1、引言

煤炭仍然是我國最主要的能源，而我國也是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國。與此同時(shí)，電廠是我國最主要的煤炭用戶，而且隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤炭需求的不斷增大，我國電廠用煤總量仍將呈現(xiàn)增長趨勢。我國經(jīng)濟(jì)改革的不斷深化使節(jié)能減排已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所追求的重要目標(biāo)之一。所以，如何提高用煤的效率，是眾多發(fā)電企業(yè)需要仔細(xì)思考的課題。當(dāng)前，我國煤炭行業(yè)已經(jīng)開始完全按照市場經(jīng)濟(jì)的規(guī)律運(yùn)行，導(dǎo)致煤質(zhì)的種類越來越多。電廠面對這一情況時(shí)，就需要考慮煤質(zhì)與鍋爐運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，從而得到最優(yōu)化的生產(chǎn)方案，進(jìn)而在無法得到充足的設(shè)計(jì)煤種的情況下，實(shí)現(xiàn)煤的供、耗、存優(yōu)化管理，確保機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)行，提高企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

2、我國火電廠燃煤現(xiàn)狀分析

2.1燃煤發(fā)電的成本不斷上升

因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致火電發(fā)電廠的用煤數(shù)量在不斷的增加，國家環(huán)保執(zhí)法更加嚴(yán)格，中小及私人煤礦大量退出，國家級大型煤礦企業(yè)大力整合，從而導(dǎo)致煤炭的價(jià)格上升，因此，必然會增加火力發(fā)電廠的燃煤發(fā)電的成本。

2.2用煤數(shù)量呈現(xiàn)增長趨勢

從當(dāng)前我國電力能源結(jié)構(gòu)來分析，雖然水電、核電、風(fēng)電等清潔能源所占的比例在不斷增多，但是在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，火電仍然占據(jù)主要地位。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)生活對電力需求的增大，火電廠的發(fā)電任務(wù)將會越來越重，其對煤炭資源的需求也會越來越多?？梢灶A(yù)見，我國火電廠的用煤數(shù)量仍將會呈現(xiàn)增長的趨勢。

2.3設(shè)計(jì)煤質(zhì)的種類的需求得不到滿足

為了跟隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步，火力發(fā)電廠發(fā)電的任務(wù)重大，因此對于煤炭的需求在不斷的增加，當(dāng)煤炭價(jià)格處于高位運(yùn)行的情況時(shí)，對于所設(shè)計(jì)的煤種儲備由于公司經(jīng)營情況的限制出現(xiàn)缺空，在無法滿足火力發(fā)電廠用煤的實(shí)際需求的情況時(shí)，就會采用不同煤質(zhì)的煤炭來滿足發(fā)電的需求，因此發(fā)電的效率以及經(jīng)濟(jì)的效益都會受到一定的影響。

2.4對煤質(zhì)與電廠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系認(rèn)識不足

當(dāng)前，仍然有很多電廠沒有清楚認(rèn)識到煤質(zhì)會對電廠鍋爐運(yùn)行和電廠經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大影響。這表現(xiàn)在許多電廠在采購市場煤時(shí)，對煤質(zhì)的關(guān)心程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對價(jià)格的關(guān)系程度，往往采購到價(jià)格低廉的劣質(zhì)煤。因此，認(rèn)識煤質(zhì)與電廠運(yùn)行及其經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系十分重要。

3、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(gè)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(gè)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(gè)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。

3.1揮發(fā)分的影響

揮發(fā)分是直接反應(yīng)煤炭燃燒性能的重要因素，揮發(fā)分越高就說明煤炭燃燒的越完全，因此，就有限的稍微降低煤粉磨制的細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)，從而就能夠有效的增加磨煤機(jī)的工作效率。如果煤炭的揮發(fā)分較低的話，為了保證煤炭的燃燒就需要更細(xì)的煤粉來促進(jìn)鍋爐燃燒，磨煤機(jī)為了保證煤粉細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)，就會直接影響工作效率。為了避免停爐事故的發(fā)生，必須保障入煤爐的揮發(fā)分與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)保持一致，既要保障煤炭能夠充分的燃燒，也能有效的提高工作效率。一旦出現(xiàn)停爐事故，不僅會有安全方面的問題，同時(shí)設(shè)備方面、材料方面、維修方面等都會增加一定的成本。

3.2灰分的影響

煤的灰分影響是指當(dāng)煤燃燒成為灰燼時(shí)，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(shí)，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。

3.3水分的影響

燃燒過程中如果具有水分，不僅會降低發(fā)熱量和可燃物質(zhì)的含量，還會由于氣化、蒸發(fā)等消耗大量熱量，促使降低爐膛內(nèi)部溫度，使得煤粉很難著火，具有比較大的排煙量，增加用電量，此外還會提高堵塞輸煤系統(tǒng)的概率。水分越高，會越容易導(dǎo)致倉內(nèi)的煤形成板結(jié)，提高通風(fēng)阻力，從而降低爐內(nèi)溫度，擁有比較靠后的爐內(nèi)著火點(diǎn)，降低有效著火范圍，縮短燃燒時(shí)間，提高化學(xué)以及機(jī)械的不完善損失，還會提高煙氣量，使得不斷提高煙熱的損失，減少熱效率，提高引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，為腐蝕和低溫受熱提供一定基礎(chǔ)和保證。

3.4碳分的影響

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(shí)，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。

4、提升鍋爐運(yùn)行效率的措施

4.1把控源頭，提高煤質(zhì)

煤炭采購環(huán)節(jié)不僅是火電廠的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，而且在很大程度上決定著煤炭的價(jià)格、質(zhì)量，因而會對火電廠的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生極大的影響。因此，火電廠要想提高煤炭質(zhì)量、降低發(fā)電成本，則需要從加強(qiáng)源頭管理人手。首先，火電廠可以實(shí)行精細(xì)化管理策略，采購時(shí)選擇規(guī)范的煤炭企業(yè)，盡可能使煤炭質(zhì)量符合或者接近鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。其次，嚴(yán)格煤炭人廠檢查制度，對人場煤炭進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、化驗(yàn)，杜絕化驗(yàn)不合格的煤炭進(jìn)人。最后，電廠還可以靈活采購混摻貧煤。

4.2做好燃煤的選擇

在設(shè)計(jì)電廠燃煤鍋爐的時(shí)候，設(shè)計(jì)過程中需要以特定煤種為基礎(chǔ)，選擇不同種類的燃煤，設(shè)計(jì)鍋爐結(jié)構(gòu)、爐型就會不同，此外，還會具有不同的制粉系統(tǒng)、燃燒器、鍋爐運(yùn)行方式，所以，在選擇燃煤的時(shí)候，如果具有和設(shè)計(jì)不一致煤種的時(shí)候，會對鍋爐整體運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性造成影響，影響電廠燃煤運(yùn)行實(shí)際效率的主要原因就是燃煤的選擇。相關(guān)人員通過對電廠進(jìn)行實(shí)際燃燒實(shí)驗(yàn)，分析不同種類的燃燒的經(jīng)濟(jì)性、結(jié)渣特性、燃燒指標(biāo)、相對磨損性等，可以發(fā)現(xiàn)，最小燃盡性能的就是2號燃煤和伊泰神木煤；伊泰神木煤中存在一定的山西優(yōu)質(zhì)混煤，具有相對比較低含量的飛灰可燃物；對電廠鍋爐內(nèi)部具有最小相對磨損性的就是伊泰神木煤；摻燒或者單燒煤的時(shí)候，都具有比較輕微的對于屏式過熱器以及鍋爐水冷壁的結(jié)渣程度。綜合分析電廠燃煤鍋爐的實(shí)際負(fù)荷能力、運(yùn)行成本、飛灰利用狀態(tài)、維護(hù)成本、供電成本等因素來選擇燃煤。

4.3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。

4.4科學(xué)燃燒，保障入爐煤質(zhì)穩(wěn)定

其實(shí)鍋爐在實(shí)際的燃燒運(yùn)行過程中完全的使用設(shè)計(jì)的煤質(zhì)也是不太實(shí)際的，因此對于各種煤質(zhì)的配合摻燒是一項(xiàng)十分重要的工作。在煤質(zhì)摻配的過程中，首先要考慮價(jià)格的因素，其次就要考慮各種煤質(zhì)摻配后的質(zhì)量問題，確保不同煤質(zhì)的組合具有較強(qiáng)的燃燒性。除此之外，對于很多，差異性較大的煤質(zhì)不應(yīng)該直接的進(jìn)行摻燒，否則就會影響磨煤機(jī)和煤質(zhì)的正常運(yùn)行。

4.5根據(jù)鍋爐實(shí)際情況，確定最低煤質(zhì)

不同火電廠的情況不同，其各自使用的鍋爐、制粉系統(tǒng)等有較大差異，因此各電廠對煤質(zhì)的要求也會存在差異。對此，火電廠應(yīng)該根據(jù)自身制粉系統(tǒng)、鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，確定能夠滿足電廠發(fā)電要求的最低質(zhì)量煤種。只有這樣，電廠在選擇煤種時(shí)才能有的放矢，避免劣質(zhì)煤的進(jìn)人，確保鍋爐的運(yùn)行以及提高電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。

5、結(jié)語

煤炭是對火力發(fā)電廠運(yùn)行的重要因素，直接影響著火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此研究煤質(zhì)對電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響，對于促進(jìn)電廠經(jīng)濟(jì)發(fā)展、安全運(yùn)行具有重要意義。分析煤質(zhì)情況，可以利用不同方式來控制不同煤種，充分提高燃燒效率，達(dá)到企業(yè)效益最大化的目的。

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[2]電廠鍋爐變煤種摻燒問題研究[J].袁斌.科技資訊.2016（19）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司）