煤质燃烧效率对电厂锅炉运行的经济性的影响研究

煤质燃烧效率对电厂锅炉运行的经济性的影响研究

单文东

河北大唐国际王滩发电有限责任公司    河北省唐山市    063611

摘要：煤炭仍是中国最重要的能源，中国也是世界上最大的煤炭生产国和消费国。同时，电厂是我国最主要的用煤单位，随着我国经济发展对煤炭需求的不断增加，我国电厂用煤总量仍将呈增长趋势。随着中国经济改革的深入，节能减排已经成为中国经济发展追求的重要目标之一。因此，如何提高煤炭利用效率，是很多发电企业需要认真思考的课题。目前，中国的煤炭行业已经开始完全按照市场经济规律运行，导致煤质种类越来越多。面对这种情况，电厂需要考虑煤质与锅炉运行和经济性的关系，从而得到最优的生产方案，进而实现在不能获得足够设计煤种的情况下，对供、耗、存煤的优化管理，以保证机组的稳定高效运行，提高企业生产的经济效益。

关键词：电厂锅炉运行；经济性；燃烧效率；安全性；运行效率；

电厂锅炉运行受着煤质燃烧效率的影响，煤质种类也对电厂锅炉运行的经济性、安全性、结构及受热情况有着直接影响，主要是对煤质燃烧效率对电厂锅炉运行的经济性的影响研究，希望对电厂锅炉运行做出一定贡献。

一、煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的理论分析

1.发热量对运行经济性的影响。在对煤质进行工业分析时，需要考虑的重要指标就是发热量。而如果电厂实际用煤的发热量与设计煤种的发热量存在很大差距时，那么电厂锅炉的稳定燃烧以及效率将会受到极大的影响。例如，实际用煤的发热量远远小于设计煤种。此时，电厂若想生产同样的电则需要用更多的煤，从而也带动了煤粉输送风量的增加。同时，实际用煤发电量低，还会导致锅炉内实际温度下降，煤炭不完全燃烧率增加，发热量进一步降低。另外，发热量的降低，还会增加锅炉的排烟温度，致使锅炉损失热量增加。甚至一些电厂会因为燃煤发热量的不足，而出现锅炉熄火事故，极大地影响了电厂的正常运行。

2．煤炭内硫分和氮分对运行经济性的影响。煤炭含硫量及含氮量也是分析煤质时需要考虑的重要指标。使用高硫量和高氮量的燃煤会增加二氧化硫和氮化物等排放量，给空气质量造成很大的威胁。由于我国对火电厂硫化物、氮化物的排放有严格的标准，因此火电厂为了处理高硫量和高氮量燃煤产生的延期势必要加大对脱硫脱硝设备的运行投入，最终导致火电厂的运行成本增大。另外，燃煤烟气含硫量的增大还会加快烟气对锅炉设备的腐蚀破坏速度，极大地减少锅炉及相关辅助设备的使用寿命，从而致使电厂对设备的维护投入增加，运行成本增大，经济性受到影响。

3.燃煤含灰量对运行经济性的影响。煤炭中灰分含量与煤炭可燃成分含量成反比，含灰量越多，可燃成分越少，此时发同等多的电则需要用到更多的燃煤。而这些煤的运输、粉碎、制备以及送风、排风等负担均大大增大，导致电厂发电成本增大。同时，灰分在加热过程中也会消耗一部分热量，导致燃煤的燃烧稳定性以及温度下降，进而影响电厂锅炉的正常运行。另外，含灰量的增加会导致燃煤烟气中飞灰含量增大，烟气与排烟设备之间的摩擦增大，加快了设备的磨损老化，致使设备寿命降低，增加了电厂设备维护投入。

4.燃煤挥发分对运行经济性的影响。挥发分是固体燃料的重要成分特征，对燃料的燃烧存在直接影响。挥发分是一种气体可燃物，不仅能够提高燃煤的可燃性，而且还是燃煤的煤粉颗粒具有较好的孔隙性，增大煤粉与空气的接触面积，起到助燃效果，提高煤粉的燃烧率，进而提高锅炉的燃烧效率。反之，如果燃煤中的挥发分含量过低，则会导致燃煤的燃烧不充分，降低锅炉的燃烧效率。同时，还会导致锅炉内飞灰可燃物含量的增加，致使排烟温度升高，增加排烟热损失，对锅炉经济性产生不利影响。

5.混合煤种对运行经济性的影响。通过对当前火电厂发电的实践经验分析，部分电厂往往会将挥发分大、燃烧效率高的优质煤与劣质的煤混合在一起进行发电。这种混合煤虽然能在一定程度上缓解优质煤数量不足以及劣质煤质量不高的情况，但是在燃烧过程中不同的煤会表现出不同的燃烧热性，燃烧中出现分级现象，增加了飞灰含碳量，从而加速了排烟设备的磨损，影响电厂锅炉运行的经济性。

6.石子煤对运行经济性的影响。在磨煤机运行过程中，一些不易磨碎的石子煤会被排出，往往煤质较差时，其所排出的石子煤量也会随之增加，如果这些石子煤不能得到循环利用，那么在长时间的运行过程中，会导致机组煤耗量增加，不利于锅炉运行的经济性。除了以上的几点影响外，煤的可磨系数小会导致燃煤量增加，煤质较差会增加磨煤机、风机等耗电量等。这些在一定程度上影响了电厂锅炉运行的经济性。

二、提高锅炉运行效率的措施

近年来，随着我国对环境问题、能耗问题关注度的增加，如何通过煤质的改变提高锅炉的运行效率，进而提高电厂发电的经济性，成为众多火电厂研究的重要方向。根据煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的理论研究，笔者认为火电厂应该从以下几个方面入手应对。

1.把控源头，提高煤质。煤炭采购环节不仅是火电厂的主要生产环节之一，而且在很大程度上决定着煤炭的价格、质量，因而会对火电厂的经济效益产生极大的影响。因此，火电厂要想提高煤炭质量、降低发电成本，则需要从加强源头管理入手。首先，火电厂可以实行精细化管理策略，采购时选择规范的煤炭企业，尽可能使煤炭质量符合或者接近锅炉设计时的标准。其次，严格煤炭入厂检查制度，对入场煤炭进行严格的检查、化验，杜绝化验不合格的煤炭进入。最后，电厂还可以灵活采购混掺贫煤。例如:某电厂在采购时，从煤质稳定、自产煤搭配、制表、热质、环保等多个方面进行综合考虑，制定了混掺采煤的计划:4 100～4 300 kcal/kg低硫低灰印尼煤75万t，用来弥补低卡印尼煤热值不足的缺点;5 500 kcal/kg澳煤78万t，降低污染物排放，提高环保效益。通过采购计划的合理规划，该厂锅炉运行符合稳定、经济的要求。

2.科学设计，合理掺烧。掺烧是当前火电厂尤其是大型火电厂很常见的现象。其原因在于设计煤种数量欠缺以及完全使用设计煤种会极大增加发电成本。然而在掺烧发电时，电厂需要考虑所用煤的价格以及混合后煤的质量，确保混合后的煤种在可磨性、燃烧特性等方面符合发电要求。另外，掺烧发电时，电厂需要避免混杂差异较大的煤种，以确保磨煤机、锅炉等发电设备的正常运行不受影响。具体来说，火电厂需要对不同负荷下的最大掺烧比例以及最佳掺烧比例进行分析。而这一过程需要进行大量的实验，以分析制粉系统、机组燃烧性能以及环保排放指标等，只有这样，混掺后的煤才有较好的发电稳定性及经济性。

3．根据锅炉实际情况，确定最低煤质。不同火电厂的情况不同，其各自使用的锅炉、制粉系统等有较大差异，因此各电厂对煤质的要求也会存在差异。对此，火电厂应该根据自身制粉系统、锅炉的实际运行情况，确定能够满足电厂发电要求的最低质量煤种。只有这样，电厂在选择煤种时才能有的放矢，避免劣质煤的进入，确保锅炉的运行以及提高电厂发电的经济性。

总之，社会生产生活对于电力需求的增加，电厂耗煤数量也会不断增加。而在煤炭资源日益紧张的今天，如何选择合适的煤种，提高燃煤的利用效率，提高锅炉运行的经济性是发电企业需要考虑的问题。在分析我国火电燃煤利用现状的基础上，从理论上对煤质、对电厂锅炉运行及经济性的影响进行了研究论述，指出电厂应该采取的提高锅炉运行及经济性的措施。

参考文献：

［1］姜华．煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究.2022．

［2］张宏伟．煤种(质)变化对电站锅炉运行经济性影响的试

验研究．2021．