煤质对电厂锅炉运行及经济型影响的研究

煤质对电厂锅炉运行及经济型影响的研究

章伟

(安徽安庆皖江发电有限责任公司安徽省安庆246000)

摘要：火力发电厂是我国重要的电能供应部门，其发电运行过程对于煤炭消耗量也十分巨大，为了倡导国家呼吁的节能减排的环保型社会，很多发电厂致力于研究如何提高煤炭的使用效率，降低环境污染。我国煤炭生产的煤质种类繁多，发电厂需要根据实际的情况结合不同的煤质种类来平衡锅炉运行的状况以及经济效益之间的关系。鉴于此，本文从煤质情况对电厂锅炉运行及经济运行情况进行深入研究和分析，主要从分析我国火力电厂燃煤的现状、煤质对电厂锅炉运行及经济运行情况的影响、以及电厂应当采取的措施等方面来进行更多的了解。

关键词：电厂锅炉；煤质；影响分析；优化措施

引言

火力发电厂作为目前我国发电行业的主力，其发电量占据了全国总发电量的百分之七十左右。而在大多数的火力发电厂中，用于采购燃煤的费用占据了全厂总支出费用的一半以上。一直以来，我国部分电厂的实际燃煤种类与锅炉的设计煤种存在不对等的现象，不仅严重阻碍了电厂锅炉的稳定运行，而且还大大降低了电厂的经济效益。因此，为了促使电厂锅炉能够稳定运行，提高火力发电的经济性，针对煤质对电厂锅炉运行及经济性影响展开一系列的研究很有必要。

1分析我国火力电厂燃煤的现状

1.1用煤的数量逐年在增长

我国社会经济在不断发展的过程中对电力的需求量也会增大，并且在未来很长一段时间火电仍会占据重要的地位，火力发电厂的发电任务也会因为经济的不断发展而变得更加重大。

1.2燃煤发电的成本不断上升

因为经济的发展导致火电发电厂的用煤数量在不断的增加，国家环保执法更加严格，中小及私人煤矿大量退出，国家级大型煤矿企业大力整合，从而导致煤炭的价格上升，因此，必然会增加火力发电厂的燃煤发电的成本。

1.3设计煤质的种类的需求得不到满足

为了跟随经济发展的脚步，火力发电厂发电的任务重大，因此对于煤炭的需求在不断的增加，当煤炭价格处于高位运行的情况时，对于所设计的煤种储备由于公司经营情况的限制出现缺空，在无法满足火力发电厂用煤的实际需求的情况时，就会采用不同煤质的煤炭来满足发电的需求，因此发电的效率以及经济的效益都会受到一定的影响。

2煤质对电厂锅炉运行及经济性影响分析

2.1发热量

从电厂锅炉运行实际来说，使用的煤，其发热量如果和设计煤种的发热量，存在着很大的差距，则很容易影响运行效率，尤其是燃烧率。如果要想保证生产目标，则需要投入更多的煤，增加煤粉输送风量。若实际用煤发电量低，则会使得锅炉内部运行的实际温度下降，造成燃烧不完全的情况，降低发热量，进而增加排烟温度，造成很大的热损失。如果问题严重，由于燃煤发热量不够，极易引发锅炉熄火事故，进而影响电厂正常运行。

2.2硫分与氮分

在进行煤质分析时，硫分和氮分为重要指标。如果硫和氮的含量高，那么锅炉运行产生的二氧化硫以及氮化物等，也会随之增加，很容易造成空气污染。为了提高空气质量，我国对电厂硫化物以及氮化物的排放，制定了很高的标准。如果排放量增加，必然需要加大处理的投入，进而增加了运行成本。除此之外，由于烟气中含有的硫较多，极易造成设备腐蚀，缩短设备使用寿命，增加了运维成本，影响着电厂锅炉运行的经济性。具体来说，硫燃烧后，会生成SO2与SO3，极易和烟气中含有的水蒸气，产生化学反应，合成H2SO4蒸汽，进而腐蚀设备。除此之外，若排放到空气中，极易造成大气污染。一般来说，硫分越低越好，最好达到wd(St)<1.25pc要求。

2.3含灰量

一般来说，灰分含量的多少，会影响着火焰的传播速度，推迟燃料着火速度，影响燃烧的稳定性，降低锅炉温度。煤的灰分产率高，那么发热量就越低，燃烧温度会降低，排灰量会增加，热效率低下，受热面沾污磨损情况严重，因此灰分越低越有利于锅炉高效运行。

2.4熔融性

电厂用的锅炉，如果为固态排渣煤粉炉，必须要达到ST≥1350℃，如果温度小于此值，很容易造成炉膛结渣，影响着锅炉的稳定运行。如果使用液态排渣煤粉炉，那么灰熔融性越低则越有利于运行，并且煤灰黏度也要尽量低。因为煤粉炉炉膛运行时，中心温度高于1500℃，煤灰主要为软化状态或者流体状态，因此要做好灰熔点的把控，保证锅炉运行的效率。

2.5挥发分

作为煤炭着火特性分析的主要指标，挥发分的含量大小，直接代表了着火的难易程度。一般来说，挥发分含量高，那么着火比较容易，而且燃烧速度很快。按照电厂锅炉设计要求，使用的燃料，其挥发分参数变化不宜过大，否则会影响着锅炉的运行效果。如果原来设计使用的燃煤，其挥发分很低，设计使用的燃煤，其挥发分很高，由于火焰中心距离喷燃器的出口很近，极易烧坏喷燃器，进而引发停炉事故。如果原来设计使用的燃煤，其挥发分很高，设计使用的燃煤，其挥发分很低，那么会因为着火推迟，造成燃烧不完全的情况，引发熄火事故，所以为保证锅炉合理运用，尽量要选择原来设计的挥发分煤种[2]。

3煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的把控策略

3.1把控源头，提高煤质

要想控制电厂的煤质，最直接有效的方式就是在源头处加强控制和管理，这个源头就是电厂对煤炭资源的采购环节。采购环节会影响燃料的价格，影响煤炭的质量，这些又将对电厂的经济效益产生间接影响。那么电厂如何加强对采购环节的管理呢?可以尝试应用“混掺贫煤”的方法，这种方法是指在采购煤炭时不止采购其中一种，可能同时采购几种不同来源的煤炭。以我国某电厂为例，该电厂在制定煤炭资源的采购计划时，将电厂锅炉运行所需煤炭的各项指标罗列出来，并同时考虑煤炭的热值及其环保指数。根据这一计划，该厂当年共采购印尼煤炭70万t，采购澳洲煤炭76万t。采购澳洲煤炭最主要的原因是因其环保指数较高，可以降低废弃物的排放。而采购印尼煤则是为了弥补澳洲煤炭热值不足的缺陷，当这两种煤炭以合适的比例进行掺烧时，便能达到互补的目的。而掺烧的过程也能保证其稳定性与安全性，保护锅炉的正常安全运行。

3.2做好锅炉运行管控

为减少煤质和其他指标对锅炉运行的影响，提高锅炉运行效率，增加运行经济性，必须要注重锅炉运行优化。在具体操作中，可以采取以下措施:(1)强化吹灰管理。因为灰的存在，会影响传热，因此要强化吹灰管理。以某电厂为例，使用的是炉内喷钙脱硫系统，排烟温度照比设计值每增加40℃，则锅炉运行效率会降低4%。对于此问题，采取吹灰措施，通过减少锅炉受热面积灰程度，进而增强换热效果，提高了锅炉运行效率。(2)做好燃煤掺烧把控。严格实行厂煤采制化制度，做好煤炭质量的严格把控，保证入厂煤炭的质量。除此之外，要做好掺配煤的把控。结合锅炉运行的实际情况，进行掺煤比例的调整，保证锅炉处于良好的运行状态下。(3)保证省煤器稳定运行。通常来说，如果省煤器出口的水温增加1%，那么烟气温度将会降低2~3℃。若省煤器停运，那么将会多消耗燃料量5~15%。为保证省煤器高效运行，要做好省煤器管的运行检测，如果堵管数量超过了要求范围，必须要及时更换。

3.3做好燃煤的选择

电厂应当根据自身锅炉的设计和标准来选择适合的煤炭种类，或者在进行锅炉结构、炉型设计时注意其区别，考虑当前煤炭各方面的指标，选择相应的燃烧器和制粉系统。如在设计的过程中没有考虑到相应煤种的质量和使用要求，则会对锅炉运行的经济性和安全性造成一定的影响。相关负责人可以在实际情况下尝试对几种燃煤原料进行燃烧试验，记录不同燃料的燃烧过程中的现象，对其技术指标、结渣特性和相对磨损性以及经济性进行分析，得出相对科学合理的结果，然后据此选择符合锅炉运行需求的煤种。相关研究人员已经做过相关的调查和研究:将神华神木煤与山西优混煤以8:2的比例进行掺烧，发现煤炭产生飞灰的可能性较低;伊泰神木煤和神混2号煤则不管是单烧，还是掺烧，这两种煤炭对锅炉管壁的损害程度都较低，对于锅炉设备的保护比较明显。因此，电厂在采购煤炭时可以参考专业研究人员的研究结果来选择燃煤，将综合效益最为良好的煤种作为电厂锅炉燃料使用的主力。

3.4加强设备技术的改造

电厂锅炉设备本身及其相关的配套设备和技术也会影响锅炉的工作效率，因此，为保证锅炉正常运行的概率，应当对电厂的相关设备和技术进行革新和改造。尤其是当前由于电厂锅炉的设计和对煤炭的要求与标准不断提高，锅炉设备与煤炭种类和质量之间的差距越来越明显，传统的技术水平与设备要求已经无法满足锅炉的运行要求和发电需求。因此，电厂应当注意在这些设备方面加强技术改造与应用，以提高锅炉的安全性和工作效率。

3.5加大对原煤的除杂力度

为进一步保证锅炉制粉系统的正常高效运转，电厂需要对输送入厂的煤原料进行除杂处置。我国多数电厂采用的制粉系统为正压直吹式制粉系统，这种系统有个缺陷——缺少相应的木屑分离器，煤炭原料中可能存在的土块、草类等杂物不能被彻底清理出去，这些杂质会影响煤炭的充分燃烧。对此电厂需要加强人手进行除杂，保证进入炉中的煤炭资源能够充分、均匀地燃烧。

3.6严格控制煤质底限

电厂相关负责人应根据电厂锅炉中的煤质进行适合的控制，如果在煤质的设计没有符合电厂锅炉的相关标准，那么这种不合格的煤质将会影响整个锅炉机组的运行过程，且这是多方面、损坏经济效益的负面影响。所以电厂相关部门须严格控制煤质的底限，保证煤质符合电厂锅炉的设计标准和类型，以及制粉系统的类型等，最好制定相应的指标以方便控制锅炉煤质的入煤底限，并根据煤质的发热量以及挥发分的相关指标来采取科学有效的保护措施，确保锅炉的正常运行。为更有效地延长炉膛和风机的使用年限，有效提升电厂锅炉的运行效率，还可以通过调节煤粉燃烧所需的空气量的方式来提高煤炭的燃烧率，但需要注意控制的空气量不可过大，这样能够为燃烧提供足量的氧气，并有效控制磨煤机出口的温度，提高煤炭资源的燃烧效率。

结语

总之，在当前煤炭资源日益紧缺、供应日趋紧张的情况下，电厂如何选择合适的煤种，不断提高燃煤的使用效率，并在保证锅炉的安全可靠运行条件下提高燃煤的利用效率，保证电厂的经济效益是电厂需要积极进行考虑的问题。为此，讨论和分析煤质对电厂锅炉运行和经济的影响，在不断推进和规范电厂经济发展方面将会产生重要影响，可以为电厂根据自身设备的条件和设计标准来选择相应的煤炭种类，并进行合理地掺烧，从而达到高效利用煤炭资源、提高企业经济效益的目的。

参考文献:

[1]吴宝新.煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究[J].科技尚品，2017，(1):243.

[2]崔晓峰，王博.煤质对电厂锅炉运行与经济性的影响研究[J].中国设备工程，2018(12):187~188.

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[4]何天.煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响研究[J].技术与市场，2016，23(9):234-235.

[5]邓庆林.煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究[J].山东工业技术，2015(23):60-61.

[6]刘玉民.煤质燃烧效率对电厂锅炉运行的经济性的影响研究[J].建材与装饰，2017(05):183~184.