试论煤质化验技术对于火力发电厂的重要性

试论煤质化验技术对于火力发电厂的重要性

田爽

（秦皇岛发电有限责任公司河北秦皇岛066000）

摘要：随着国民经济的高速增长，市场对煤炭的需求量也不断增大，煤炭供应形势紧张，火电厂燃煤表现出品种多、杂质多、粒级范围大等特点，而煤本身的成分和性质复杂、易变，这就需要我们煤质化验人员严格按照国家标准，对这些指标进行化验，得到准确可靠的分析数据，提供给生产部门来指导生产。进而提高发电厂的经济效益和环保水平，保证锅炉安全经济运行，有效降低发电成本。本文分析了煤质化验技术在火力发电厂的重要性，阐述了煤质变化对火力发电厂产生的不良影响。

关键词：煤质化验技术；火力发电厂；重要性

火力发电厂所使用的燃煤有明确的质量指标，不是所有燃煤都可用作发电燃料，并且不同的锅炉对燃煤的质量要求也有不同。为了达到最佳的燃烧效果，提高环保水平，同时保证工作生产的安全，需要选择与锅炉及燃烧方式相适应的燃煤，因此必须做好煤质化验工作，根据国家标准，对燃煤指标进行化验和分析，严格控制燃煤化验指标在指定范围内，才能进行生产工作。火力发电厂要加强对煤质化验技术的重视，做好节煤、配煤工作，提高火力发电厂的经济效益以及环保水平。煤质化验指标主要包括发热量、灰分、水分、挥发分和含硫量。

一、概述

火力发电厂对煤质量有明确的标准要求，并不是所有的煤都适用于发电，不同的锅炉类型和燃烧方式对煤质要求也不尽相同，要针对不同锅炉类型和燃烧方式来选择最佳的煤质指标体系，以达到最大的燃烧效率及允许的环境接受限度。发热量、挥发分、水分、灰分、含硫量、煤灰熔融性等指标都必须控制在一定范围，发热量低、挥发分低、灰分高、含硫高、矸石多、灰熔点低易造成燃烧不稳，锅炉熄火，大面积结焦，磨损腐蚀加剧，形成热力系统故障，造成机组出力降低甚至停机。所以就需要我们煤质化验人员严格按照国家标准，利用化学的、物理的方法对这些指标进行化验，得到准确可靠的分析数据，提供给生产部门来指导生产。煤质化验主要有以下几个指标：a.发热量；b.挥发分；c.水分；d.灰分；e.含硫量；f.煤灰熔融性。

二、煤的化验指标对火力发电厂的重要性

1、发热量。燃煤发热量是划分燃煤种类和分析煤质的重要指标，也是计算热平衡、热效率和耗煤量的依据，具有一定商业价值。发热量同时也是选择设备和燃烧方式的重要依据，还能用来确定动力用煤价格。燃煤发热量达到锅炉指定标准，才能确保锅炉燃烧稳定，发热量如果没有在指定标准的范围内，就容易引起锅炉燃烧不稳定和炉膛温度过低的现象，进而锅炉启动保护程序，导致火焰熄灭。测定燃煤发热量的方法是取适量燃煤试样，将其放置在氧弹热量计中进行燃烧，氧弹热量计已充入过量氧气。再取适量基准量热物质苯甲酸在相似条件下进行燃烧，以此来确定热量计的热容量。根据试样燃烧前后量热系统的温升，并考虑到点火热等附加热因素的影响，经过校正得出弹筒发热量。再减掉硝酸形成热与硫酸校正热就得出高位发热量。明确试样中水分和氮的含量，再通过分析试样的高位发热量就可计算得出燃煤的恒容低位发热量。

2、灰分。灰分是燃煤经过燃烧后的残渣，并不是燃煤本身的组成成分。燃煤中矿物质的化学组成和矿物类型决定灰分的组成。矿物质在燃煤燃烧时起消极作用，一方面会降低热值，影响煤的反应性，延缓着火性能，另一方面还会对挥发物的化学组成和数量造成一定的影响，燃煤受热后的黏结性和膨胀性受到抑制，并且燃烧后的焦渣的燃尽性能也受到一定程度的影响。总之，灰分产生的影响多是负面的。灰分增加，会降低燃煤的发热效果，燃煤燃尽率降低，飞灰增多，较多的灰沉积影响传热，增加了清灰工作劳动强度，设备磨损增加，同时对环境也会造成一定程度的污染。测定灰分的方法是取适量燃煤试样，将其放置在马弗炉中，定速加热至（815±10）℃，灰化并灼烧到质量守恒。燃煤的灰分就是灼烧后得到的残留物质量占试样质量的比重分数。

3、水分。水分不影响燃煤的质量，但属无用成分，它是煤炭生产流通过程中的一个计价因素，通常煤炭供应合同中会明确煤的水分含量最大值。煤中的水分过多会影响燃煤的燃烧效率，降低燃煤发热量，从而降低炉温，影响煤粉的正常燃烧。当煤的水分含量大于或等于10%时，水分每增加一个百分点，锅炉效率就降低0.07%。煤中含水量要控制在一定范围内，水分过高或过低都会影响燃烧质量，过多的含水量也会增加发电厂的成本。所以对煤的水分化验十分重要。测定水分的方法是“加热失重法”，取适量燃煤试样，对其进行加热处理，使其水分蒸发，燃煤试样加热前后质量的差值就是水分含量。

4、挥发分。挥发分是指燃煤在真空环境下进行加热后所挥发出来的气体和液体的总和，挥发分与煤的变质程度有密切关系，煤的质量越好，挥发分越高，反之，煤的变质程度加深，其挥发分也会逐渐降低。燃煤挥发分越高，燃烧时发生的氧化作用越剧烈，但是如果挥发分过低，可能就会导致燃煤燃烧不充分甚至灭火，挥发分应控制在22%以上。测定挥发分的方法是取适量燃煤试样，放置在有盖的瓷坩埚中，隔绝空气，以（900±10）℃加热7分钟，根据试样加热前后所减少的质量占试样质量的质量分数，在扣除试样水分含量即得出挥发分。

5、含硫量。硫是燃煤中的有害元素，硫经过燃烧之后会生成二氧化硫和少量三氧化硫，这都是有毒气体，会对环境造成污染。燃煤中如果含硫量过高，产生的气体会对锅炉的水冷壁造成一定的腐蚀，若产生结焦则容易导致锅炉管爆裂漏水，进而造成锅炉熄火。测定含硫量的方法主要有三种，艾氏重量法、库伦滴定法以及高温燃烧法，其中库伦滴定法是目前我国火力发电厂测定含硫量的常用方法。

6、煤灰熔融性。煤灰熔融性就是在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰变形、软化、半球和流动的特征物理状态。煤灰熔融性习惯上称为煤灰熔点，是动力用煤的一个重要质量指标。我厂设计的燃烧锅炉要求的是固态排渣，这就要求所用煤的灰熔点越高越好。煤灰熔融性对火电厂生产运行的影响：煤灰熔融性直接关系到锅炉是否结渣及其严重程度，因而它对锅炉的安全、经济运行关系极大。如果煤灰熔融温度低，在炉膛高温下熔融粘在炉膛受热面上，冷却后形成结渣，因此加速磨煤机部件及输煤管道的磨损，对电厂经济运行造成很大影响。

三、煤质变化对火力发电厂产生的不良影响

1、不利于煤炭的充分利用。煤质一旦发生变化，发热量就会降低，锅炉燃烧稳定性就会受到影响，锅炉温度也有可能下降，最终造成火焰熄灭；煤炭灰分比重比较大，会使得煤炭发热率降低，煤炭得不到充分燃尽，设备也会因此遭受到比较严重的磨损；水分比较大，煤炭燃烧效率也会因此降低，因为水分过多，煤炭发热量就会降低，炉温也会因此降低，自然会对煤粉燃烧产生比较大的影响；挥发不够充分，使得煤炭燃烧率低，严重者直接灭火；如果煤质中硫量比重过大，同样有会导致过滤熄火。上述这些问题，最终都会导致煤炭利用率低下。

2、不利于火电厂安全稳定的运转。火力发电厂就是利用燃料的化学能转变成蒸汽热能，再转换成电能的工厂，煤的发热量越高，转换的热能动力越多。煤的发热量分为高位发热量和低位发热量两种，差别在于燃烧时形成的水蒸汽是否凝结成水，凝结成水时，煤炭放出的热量称为高位发热量，不能凝结成水的放出的仅是低位发热量。由于火电厂的锅炉排烟温度不会低于100℃，烟气中的水蒸汽不会凝结成水而放出汽化潜热，所以锅炉所能利用的仅是煤的低位发热量。煤质一旦发生变化，锅炉磨损与腐蚀的程度就会加深，严重者可以会出现爆管，直接危及到人身安全，这对火电厂安全稳定运转自然会造成非常大的不利影响。

3、不利于火电厂经济效益的提升。煤质任何指标的变化，都会使得火电厂耗煤量提升，而煤炭利用率却并未提升，生产效率却有效降低，由此增加了火电厂的成本，使其经济效益降低。再加上煤质不佳，加速了锅炉等设备的磨损程度，火力发电厂需要拿出一部分资金来维修，同样增加了成本，减少了经济效益。

4、不利于火电厂达到环境保护要求。煤炭中如果含有过高的硫量，燃烧后排入空气中的二氧化硫也就越多，这将对空气造成非常大的危害。而且煤炭挥发程度越低，有害气体排放量就越大，同样不利于环境保护；煤质变化幅度比较大，影响锅炉燃烧的稳定性，也会提升污染物排放量。国家对火电厂污染物排放量都有一定的要求，如果选用优质煤，火电厂也容易达到目标，环境污染程度也会降低，但是选用劣质煤则大不相同。

随着我国国民经济的持续快速发展，未来能源市场对煤炭的需求量将越来越大。目前国内许多地方经常出现电力供应紧张和拉闸限电的情况，火力发电厂对电煤的需求居高不下，使得很多煤炭供应商提供的煤炭质量和数量无法保证，甚至有的以次充好。所以，对于火力发电厂来说必须严格做好煤质化验工作，保证燃煤的发热量、挥发分以及灰分等指标能够达标，确保入厂煤炭的质量与价格相符合和发电厂的各项设备正常运转，提高发电厂的经济效益和环保水平，有效降低发电成本。

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