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煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)分析在火力發(fā)電廠的重要性

賈玉方(建投邢臺(tái)熱電有限責(zé)任公司,河北 邢臺(tái) 054400)

良好的煤炭質(zhì)量是確保火力發(fā)電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件，優(yōu)質(zhì)的煤質(zhì)化驗(yàn)工作是保證火力發(fā)電廠用煤合格的重要工作，不僅有助于火電廠購(gòu)入優(yōu)質(zhì)燃煤，而且對(duì)于火電廠的配煤工作也起著重要的指導(dǎo)作用，因此做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作對(duì)于火力發(fā)電廠具有重要意義。

煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)；火電廠

火力發(fā)電廠對(duì)于所用的燃煤質(zhì)量具有很高的要求。首先，并不是所有的煤炭都適合用于發(fā)電，另外，不同的鍋爐對(duì)于煤炭的質(zhì)量要求也不同。既要考慮到煤炭的發(fā)熱量、揮發(fā)分、水分和灰分以及含硫量是否符合鍋爐的設(shè)計(jì)要求，又要防止發(fā)熱量低、含硫高和灰分高的煤炭摻假導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。對(duì)于這些指標(biāo)的鑒定都離不開(kāi)煤質(zhì)化驗(yàn)工。因此，做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作對(duì)于火力發(fā)電廠具有重要意義。

1 煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)概述

煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)是指對(duì)煤炭進(jìn)行檢測(cè)時(shí)候使用到的各種技術(shù)，在燃料選擇上，火力發(fā)電廠有明確的標(biāo)準(zhǔn)，因此在選煤?jiǎn)栴}上一定要格外的重視起來(lái)。想要保證燃燒效果，做到生態(tài)友好生產(chǎn)，并保證生產(chǎn)安全不影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，就要根據(jù)電廠使用的鍋爐選擇合適的燃料，所以做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作是十分重要的。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)把燃煤指標(biāo)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，才能進(jìn)行生產(chǎn)。煤質(zhì)化驗(yàn)工作涉及的煤質(zhì)化驗(yàn)指標(biāo)主要有5個(gè)，水分、灰分、熱量、揮發(fā)分和含硫量。

2 煤的化驗(yàn)指標(biāo)對(duì)火力發(fā)電廠的重要性

2.1 發(fā)熱量

煤炭的發(fā)熱量是為煤炭進(jìn)行分類和進(jìn)行煤質(zhì)分析的一個(gè)重要指標(biāo)，在熱平衡和熱效率、耗煤量的計(jì)算時(shí)候也是一項(xiàng)重要依據(jù)，商業(yè)價(jià)值很高。發(fā)熱量也是選擇設(shè)備和燃燒方式的依據(jù)，還能用來(lái)確定動(dòng)力煤炭的價(jià)格。確保發(fā)熱量達(dá)到鍋爐的使用標(biāo)準(zhǔn)是保證穩(wěn)定燃燒必要條件。

對(duì)于發(fā)熱量的測(cè)定是用實(shí)驗(yàn)的儀器進(jìn)行測(cè)定，火力發(fā)電廠通常使用彈筒來(lái)測(cè)定發(fā)熱量，單位質(zhì)量的試樣在充有過(guò)量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，燃燒后的物質(zhì)組成為氧氣，氮?dú)舛趸?、二氧化硫，氣態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量，試驗(yàn)時(shí)要注意試驗(yàn)室應(yīng)該為單獨(dú)的房間并保持室溫在15～30℃恒定。

2.2 灰分

煤炭燃燒之后會(huì)有殘?jiān)?，這些殘?jiān)褪腔曳?。煤炭礦物質(zhì)和化學(xué)成分決定了灰分的構(gòu)成，但是灰分是煤炭燃燒之后形成的，和原來(lái)的礦物質(zhì)成分并不相同，灰分不同于礦物質(zhì)再燃燒過(guò)程中對(duì)于煤炭整體的影響，灰分的影響一般表現(xiàn)在比如加大了熱流阻力、增加了設(shè)備磨損，灰塵排放影響環(huán)境等?；曳謾z測(cè)可使用緩慢灰化法，稱取一定量的空氣干燥煤樣，放入馬弗爐中，以一定的速度加熱到815±10℃，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。以殘留物的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為灰分產(chǎn)率。

2.3 水分

水分必然是影響煤炭燃燒質(zhì)量的最大因素，畢竟水火不容是我們所熟知的。水分作為煤炭中的無(wú)用物質(zhì)，鍋爐的使用效率受到煤炭水分影響比較大，鍋爐的使用效率在煤炭含水大于或者等于10%的時(shí)候會(huì)隨著水分的增加而降低，即水分每增加1%，鍋爐的熱效率就會(huì)降低0.07%。煤炭水分測(cè)定通常是采用空氣干燥法，稱取一定的煤炭試樣置于105～110攝氏度的干燥箱，在空氣流中干燥到質(zhì)量恒定，然后根據(jù)煤炭質(zhì)量損失計(jì)算出水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.4 含硫量

煤炭中的硫在鍋爐內(nèi)燃燒生成了SO2和一些SO3，煤炭中的含硫量過(guò)高會(huì)腐蝕鍋爐水冷壁，對(duì)環(huán)境來(lái)說(shuō)，這也是酸雨形成的主要原因，硫作為一種有害元素，其排放標(biāo)準(zhǔn)受到世界各國(guó)的嚴(yán)格規(guī)定。測(cè)量煤炭中的含硫量有艾氏重量法、高溫燃燒法和庫(kù)倫滴定法，一般使用庫(kù)侖滴定法，因?yàn)檫@種方法的靈敏度比較高，準(zhǔn)確度比較好，不需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，有利于自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，并且這種方法大范圍應(yīng)用于有機(jī)物測(cè)量，也能夠應(yīng)用到測(cè)量電極反應(yīng)的電子數(shù)中。

3 煤質(zhì)變化對(duì)火力發(fā)電廠的影響

3.1 不利于煤炭充分燃燒

煤質(zhì)變化會(huì)影響煤炭發(fā)熱量，嚴(yán)重影響鍋爐穩(wěn)定性，導(dǎo)致鍋爐溫度下降，最終使得火焰熄滅；灰分在煤炭中占比達(dá)，降低了煤炭發(fā)熱率，煤炭燃燒不充分也會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重磨損。煤炭中水分過(guò)多也不利于煤炭燃燒，因?yàn)闀?huì)降低煤炭燃燒發(fā)出的熱量。同樣的條件下鍋爐溫度不達(dá)標(biāo)也會(huì)導(dǎo)致熄火，重新點(diǎn)火比較復(fù)雜，不僅增加了火電廠運(yùn)營(yíng)成本影響發(fā)電量還會(huì)影響電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2 不利于火電廠的安全性

發(fā)電是火電廠的主要工作，工作連貫性要以所有環(huán)節(jié)正常工作為前提。煤質(zhì)變化會(huì)影響煤炭自身的化學(xué)能，進(jìn)而影響煤炭發(fā)熱量。熱量有高位和低位之分，在火電廠中，鍋爐排放煙的時(shí)候溫度在100℃以上，煙氣里面的水蒸氣不會(huì)凝結(jié)而放熱，導(dǎo)致鍋爐只能使用煤炭低位發(fā)熱量。煤質(zhì)在發(fā)生變化的時(shí)候，鍋爐磨損和腐蝕程度會(huì)加深，甚至導(dǎo)致爆管事故發(fā)生，不利于企業(yè)的安全生產(chǎn)，也危及工作人員的生命安全，這些因素對(duì)火電廠長(zhǎng)久發(fā)展產(chǎn)生不良影響。

3.3 不利于火電廠的經(jīng)濟(jì)效益

煤質(zhì)檢驗(yàn)涉及較多的指標(biāo)，指標(biāo)變化影響耗煤量的變化。低品質(zhì)的煤炭不僅增加了電廠的生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)影響鍋爐的使用壽命，耗損電廠設(shè)備。因此發(fā)電廠應(yīng)該建立設(shè)備檢修維護(hù)基金，定期對(duì)鍋爐進(jìn)行維修，對(duì)于購(gòu)買(mǎi)的煤炭科學(xué)儲(chǔ)藏，做好防水防曬工作。

4 煤質(zhì)化驗(yàn)對(duì)火電廠具有重要意義

4.1 煤質(zhì)化驗(yàn)對(duì)火電廠配煤具有重要指導(dǎo)作用

在爐前把不同的煤種按照一定的原則和一定的比例混合形成混煤，使得入爐煤和鍋爐設(shè)計(jì)的煤種基本相似，保證鍋爐運(yùn)行狀態(tài)時(shí)候的安全，以及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性和低負(fù)荷燃燒能力。配煤原則是整個(gè)配煤工作的核心和前提，一定的配煤比例是整個(gè)配煤工作的手段和方式，不可或缺。

(1)理清煤炭的燃燒特性對(duì)配煤具有指導(dǎo)作用。對(duì)煤炭進(jìn)行分析其燃燒特性的時(shí)候通常會(huì)采用工業(yè)分析方法，其中煤炭的揮發(fā)分是煤炭的重要特性，影響鍋爐的燃燒好壞，揮發(fā)分多的煤炭容易燃燒且點(diǎn)火簡(jiǎn)單，相反，如果煤炭的揮發(fā)分低，其著火困難也也不容易燃燒，揮發(fā)分是對(duì)煤炭進(jìn)行分類的重要依據(jù)，發(fā)熱量也是煤炭燃料的重要指標(biāo)，也是鍋爐的安全性以及經(jīng)濟(jì)性的重要保障，是考核發(fā)電廠成本的重要依據(jù)。煤炭質(zhì)量參數(shù)中有反應(yīng)煤炭固有的性質(zhì)的參數(shù)和煤炭整個(gè)生產(chǎn)和使用過(guò)程中的兩種參數(shù)。固有參數(shù)有水分、灰分、發(fā)熱量、元素成分指標(biāo)等；過(guò)程參數(shù)包括揮發(fā)分、灰熔點(diǎn)等隨著煤炭的組成變化而發(fā)生變化的參數(shù)。煤炭固有性質(zhì)參數(shù)在配煤工作中可以使用加權(quán)平均數(shù)的方法得出，不過(guò)揮發(fā)分以及灰熔點(diǎn)等一系列參數(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在使用加權(quán)平均數(shù)算出的得數(shù)和實(shí)際混配后測(cè)量得到的數(shù)據(jù)存在很大的誤差，所以不能用計(jì)算出的過(guò)程參數(shù)數(shù)據(jù)指導(dǎo)煤炭的燃燒，必須使用工業(yè)分析的方法來(lái)重新測(cè)量過(guò)程參數(shù)進(jìn)行指導(dǎo)。

鍋爐的特點(diǎn)決定了煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒的時(shí)間是有一定限制的，而且要求十分嚴(yán)格。比如煤炭在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須點(diǎn)著火，必須燃燒且燃盡，發(fā)出足夠的熱量進(jìn)而提高鍋爐的效率，否則就會(huì)帶來(lái)?yè)p失。所以煤質(zhì)化驗(yàn)工作對(duì)于鍋爐配煤起著十分重要的作用，配煤工作的重點(diǎn)在于煤炭的燃燒特性，及煤炭的著火時(shí)間，燃盡時(shí)間，不過(guò)煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒的時(shí)間都是調(diào)整好的，即便進(jìn)行燃燒調(diào)整調(diào)節(jié)余地也是十分有限的，所以必須要縮短煤炭的著火時(shí)間以至于延長(zhǎng)煤炭燃盡時(shí)間，否則鍋爐會(huì)損失大量的熱。而掌握鍋爐燃煤的著火時(shí)間，最直接的辦法就是觀察燃燒器著火，通過(guò)觀察的結(jié)果判斷噴口著火的情況，通行的辦法是飛灰含碳量的測(cè)定，通過(guò)飛灰含碳量的數(shù)據(jù)推測(cè)出燃燒情況，對(duì)燃燒鮮果進(jìn)行判斷，尋找原因并找到解決方法。

由此看來(lái)，要想讓配煤工作領(lǐng)先一步，為燃燒調(diào)整工作創(chuàng)造條件，沒(méi)談的燃燒特性指標(biāo)的測(cè)量是十分必要的。從煤炭的燃燒特性的角度來(lái)說(shuō)，最好是能夠測(cè)得煤粉氣流的動(dòng)態(tài)燃燒特性，這樣得到的數(shù)據(jù)更加真實(shí)直接；如果能夠在靜態(tài)下測(cè)得煤炭的燃燒特性，用來(lái)指導(dǎo)煤炭的配煤工作，其意義也是十分巨大的：不同種類特性差別較大的煤炭進(jìn)行混合，其揮發(fā)分相同但是著火點(diǎn)不同，灰分以及發(fā)熱量相同但是其燃盡特性不同的情況也時(shí)有發(fā)生，如果沒(méi)有辦法提前掌握混煤的燃燒特性貿(mào)然進(jìn)行混煤會(huì)十分危險(xiǎn)，燃燒找不到平衡點(diǎn)，給鍋爐埋下隱患。

(2)理清煤的灰質(zhì)特性對(duì)配煤具有重要指導(dǎo)作用。鍋爐結(jié)焦是所有電廠鍋爐運(yùn)行時(shí)候出現(xiàn)的問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)中為了解決此類問(wèn)題想了很多辦法，結(jié)焦問(wèn)題的焦點(diǎn)主要在于煤炭中灰軟化溫度的t2低于1350攝氏度引起，決定其的主要是灰的組成成分，其中灰的組成物堿性氧化物和酸性氧化物含量的質(zhì)量百分比起主要的作用，堿性氧化物的含量越高，酸性氧化物含量越低，二者的比J越大，灰的熔點(diǎn)t2就會(huì)越低，鍋爐就會(huì)很容易結(jié)焦，反之則不會(huì)輕易結(jié)焦。鍋爐結(jié)焦的另一個(gè)敏感指標(biāo)是灰的粘度，灰的粘度越小鍋爐結(jié)焦的可能性就會(huì)越大，反之則不會(huì)如此。因此在配煤工作中，除了摻配煤的煤質(zhì)特性和設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)需要嚴(yán)格落實(shí)以外，還要對(duì)t2進(jìn)行不同的混摻設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高入爐煤的灰的熔點(diǎn)，一面鍋爐結(jié)焦。

(3)有利于配煤時(shí)減少SOx的排放。我國(guó)目前奉行低碳發(fā)展、綠色發(fā)展，主張可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。鍋爐燃燒脫硫有利于減少SOx的排放，盡管在電廠安裝脫硫裝置已經(jīng)成了大的趨勢(shì)，不過(guò)目前脫硫裝置的國(guó)產(chǎn)化水平比較低，需要進(jìn)口花費(fèi)比較大，電廠可以在配煤階段通過(guò)煤質(zhì)化驗(yàn)的辦法將含硫量較低的煤炭?jī)?yōu)選出來(lái)，或者將低硫分的煤和高硫分的煤炭進(jìn)行摻配，減少入爐煤的硫分含量，進(jìn)而減少硫化氣體排放，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

4.2 煤質(zhì)化驗(yàn)對(duì)減小火電廠入廠煤和入爐煤的熱值差具有重要意義

煤質(zhì)化驗(yàn)工作的目的就是為電廠選出最適合其自身的優(yōu)質(zhì)煤炭，得到最好效果。然而，入廠入爐煤之間的熱值差在煤炭管理中有著重要意義，熱值差是指入廠和入爐煤的熱值差別，其數(shù)值大小是衡量企業(yè)對(duì)于燃料管理和利用的水平。我國(guó)對(duì)熱值差進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，不過(guò)現(xiàn)階段大部分都沒(méi)有達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，只有做好對(duì)于入廠入爐煤熱值差的控制使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才能夠有效控制燃料使用的損失，提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本。在日常管理中，要充分認(rèn)知到熱值差指標(biāo)管理的意義，認(rèn)識(shí)到入廠入爐煤熱值差指標(biāo)管理所體現(xiàn)的煤炭質(zhì)量管理和存儲(chǔ)區(qū)情況和現(xiàn)場(chǎng)管理情況。造成入廠入爐煤熱值差的原因主要有三點(diǎn)，一是燃煤庫(kù)存質(zhì)量管理的原因；二是煤質(zhì)化驗(yàn)的原因，因?yàn)榛痣姀S對(duì)于入廠和入爐煤熱值采樣一部分使用機(jī)械采樣機(jī)，另外還使用人工采樣作為比對(duì)，且取樣方式差異較大，入廠過(guò)程中人為因素干預(yù)比較大，雖然對(duì)于采樣的位置、深度和工具、工藝都有著嚴(yán)格規(guī)定，但是依舊受到人為因素的影響，造成熱值化驗(yàn)不準(zhǔn)確；三是配煤摻燒的應(yīng)用使得煤炭自身特性發(fā)生改變，導(dǎo)致熱量差值出現(xiàn)。因此，做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作對(duì)于減小入廠煤和入爐煤之間的熱值差異具有重要意義，優(yōu)秀的煤質(zhì)化驗(yàn)工作有利于發(fā)電廠鍋爐穩(wěn)定燃燒和發(fā)電廠穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

燃煤質(zhì)量影響火電廠生產(chǎn)運(yùn)行，因此火力發(fā)電廠必須加強(qiáng)對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)的重視，以便提高燃煤利用率降低企業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)生產(chǎn)安全，使得企業(yè)更好的發(fā)展。國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也加大了市場(chǎng)對(duì)于煤炭的需求量，全國(guó)很多地方出現(xiàn)了電力缺乏的情況，幾乎沒(méi)有電廠能夠在煤炭訂貨會(huì)上完成訂煤計(jì)劃，因?yàn)楣?yīng)商以次充好的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，優(yōu)選出優(yōu)質(zhì)煤炭是化驗(yàn)人員的重要工作能力的提現(xiàn)，另外，做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作還有利于發(fā)電廠做好環(huán)保工作，有利于促進(jìn)生態(tài)和諧，總之，做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作對(duì)于電廠本身以及整個(gè)社會(huì)都是一件重要工作。

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