煤中含硫量對火力發電廠生產的影響

郭紅梅?韓鳳麗

摘 要：就電力用煤而言，硫分是一種極有害的雜質，煤中硫的燃燒產物對大氣的污染；三氧化硫對鍋爐高、低溫受熱面的腐蝕；煤中含硫加速磨煤機部件及輸煤管道的腐蝕，尤其是含黃鐵礦多的煤更為嚴重；煤中含硫量增高將會增大煤的自燃傾向；煤中含硫量的增加，使鍋爐易產生結渣或加劇其結渣的嚴重程度。電廠作為商品煤的用戶，需要對特定的煤種加強管理，采取措施，將煤中硫的危害降至最低程度。

關鍵詞：煤；含硫量；影響；鍋爐；腐蝕；結渣；自燃

自然界不存在不含硫的煤，煤中硫按其存在形態劃分，可分為無機硫和有機硫兩大類；如按燃燒特性劃分，則可分為可燃硫和不可燃硫兩大類。煤中一切有機硫化物、無機硫化物、元素硫均為可燃硫，煤燃燒后殘存于灰中的硫則以硫酸鹽形式存在。這其中大部分為有機與無機硫化物燃燒后被灰吸收和固定下來新生成的硫酸鹽，另有少量天然硫酸鹽。

在煤中，可燃硫通常構成全硫的主體，由于可燃硫主要為黃鐵礦硫、有機硫，它在鍋爐中燃燒，主要產生二氧化硫，并伴有少量三氧化硫，煤中全硫含量越高，可燃硫所占比例一般也越大。我廠燃用的白音華煤炭，可燃硫占全硫含量的80%以上，它是造成對電力生產危害的主要有害物。煤中不可燃硫主要為硫酸鹽硫，它一般存在于粉煤灰及爐渣中，灰渣中硫酸鹽含量將影響其綜合利用價值，其含量越高，利用價值越低。

就電力用煤而言，硫分是一種極有害的雜質，硫的燃燒產物對大氣的污染、三氧化硫對鍋爐受熱面的腐蝕、煤中硫對鍋爐結渣的影響、煤中硫含量的增大將會增加煤的自燃，故對煤中含硫量的監測各電廠都十分重視。

1.煤中硫的燃燒產物對大氣的污染

煤中硫在鍋爐的燃燒，其主要燃燒產物是二氧化硫，煤中每含1%的硫，則鍋爐中二氧化硫的含量為0.05%，同時伴有少量三氧化硫產物，其濃度相當于二氧化硫濃度的1%-2%。煤中硫轉化為二氧化硫的比率隨著硫在煤中存在的形態、燃燒設備及運行工況而異。而排放到大氣中的二氧化硫的含量還與電廠的除塵設備有關。根據煤的耗量及其中含硫量，就不難估算出一個電廠的日二氧化硫排放量。我廠分為A、B兩廠，其中B廠為2臺135兆瓦抽汽凝汽式供熱汽輪發電機組以及2×440噸/時超高壓再熱循環流化床鍋爐。日耗煤量平均每天燃用的褐煤為4800t，煤中全硫含量為0.6%，可燃硫占全硫的80%，則該電廠日燃用煤中的硫為4800×0.006=28.8（t），由于可燃硫占的80%，故每天產生的SO2量為28.8×80%×2=46.08（t）（硫與SO2質量比為1：2），如一年鍋爐運行5500小時計，則每年該電廠排放的SO2量達46.08÷24×5500=10560（t）。現每排放1噸二氧化硫收取排放費是1260元，則每年應付二氧化硫排放費應為1330萬元。而目前該電廠通過采用高煙囪排放、高效靜電除塵器以及投入4.4噸/小時的石灰石作為脫硫劑來降低二氧化硫的排放濃度，最終排放到大氣中二氧化硫的量為5158噸，則每年實際支付給環保部門的二氧化硫的排放費為650萬元。

二氧化硫是一種無色有刺激臭味的氣體。大氣中二氧化硫在低濃度時，一般不會造成人的急性中毒，但在某些不利氣象條件下，可能會發生急性中毒，大氣中二氧化硫與飄塵結合而發生協同作用則危害更大。飄塵中多為重金屬及其氧化物微粒，能對二氧化硫起催化作用加速轉變為三氧化硫，它與濕氣結合后形成硫酸霧，對眼及呼吸道有強烈的刺激作用，同時對金屬及農作物有著嚴重的腐蝕與傷害作用。大氣中二氧化硫存在而形成酸雨，其PH值一般在2-6之間。酸雨是當前對環境最為嚴重的威脅之一，它對生態系統的破壞力極其巨大，因此，國家環保部門對SO2排放量都有嚴格控制。

2.鍋爐燃用高硫煤對火力發電廠產生下列不良后果

（1）引起鍋爐、高低溫受熱面的腐蝕，特別是高、低段空氣預熱器往往運行不到一年就發現有腐蝕穿孔且伴隨堵灰的現象。煤中硫燃燒后，SO2和SO3它們與煙氣中的水蒸氣亞硫酸和硫酸當遇到低于露點溫度和金屬壁表面時，亞硫酸（H2SO2）和硫酸（H2SO4），特別是硫酸蒸汽就會凝結在上面對金屬起腐蝕作用，硫酸開始凝結的溫度稱為露點。當煤中含硫量增高，露點溫度則升高，煙氣中的SO3增多，這樣就加劇鍋爐尾部受熱面，主要是低溫度空氣預熱器的堵灰和腐蝕，從而導致排煙損失增加，熱效率下降發電成本增加。對于煤粉爐來說，煤的折算硫為小于0.25%時，鍋爐尾部受熱面不會產生明顯的堵灰和腐蝕，當折算率硫為大于0.5%時，就會產生嚴重的腐蝕，造成空氣預熱器堵灰、腐蝕、漏風，嚴重影響鍋爐安全運行

（2）加速煤機部件及輸煤管道的磨損，尤其是含黃鐵礦多的煤更為嚴重。制粉系統磨損厲害，表明煤中黃鐵礦較多，煤中黃鐵礦、石英等硬度很高，它們是產生金屬磨損的主要原因，（黃鐵礦的莫氏硬度為6—6.5，石英為7），磨損指數AI與煤中可燃硫、灰中氧化鐵含量成正比相關性。

（3）煤中硫對鍋爐結渣的影響，對于同一煤源來說，其煤灰成灰相對波動較小，則煤中含硫量的增加，將導致煤灰熔融性溫度的下降，使鍋爐易產生結渣或加劇其結渣的嚴重程度。

鍋爐結渣指數Rs=堿性氧化物/酸性氧化物×St，d

當煤的灰分一定時，結渣指數Rs取決于煤中含硫量的高低。

3.煤中含硫量高將會促進煤的氧化自燃

電廠煤普遍用露天煤場存煤。由于在貯存過程中與空氣長時間接觸，將發生緩慢氧化現象，這種氧化現象會隨著溫度升高而急劇加快導致自然。煤中可燃硫含量高，一般是煤中含黃鐵礦硫較多，在貯存過程中可燃硫易產生SO2，遇水生成稀硫酸，并伴隨著放熱反應，致使煤堆局部溫度升高，從而加速了煤堆的氧化自燃。

赤峰熱電廠總裝機容量為34.6萬千瓦，年耗煤量200萬噸左右，因為季節的不同，日最大耗煤量在3000-8000噸不等，為保證鍋爐的正常燃煤供應，目前設有三個儲煤場，其中兩個為常用煤場，即西煤場和四期煤場，分別負責A、B兩廠的燃煤供應；一個專為儲煤場，即東煤場，也是一個中轉煤場。由于赤峰熱電廠燃用的主要是白音華生產的煤炭，而白音華煤為典型的褐煤，變質程度較低，煤質較軟，全水分較大，揮發分較高，含硫量不穩定，是極易發生自燃的煤種，我廠為了減少煤的儲存損失，一是對露天煤場大部分進行了上方加蓋即防雨棚，使整個儲煤場變成了干煤棚；二是燒舊存新。在燃煤量比較大時替換比較頻繁；三是組堆壓實，堆存放3天；四是及時測溫等相應措施。幾年來通過我們的不懈努力，大大降低了煤場的儲損率，從2009年以后我廠的煤場儲損率不足0.1%，另外我廠的入廠與入爐煤的熱值差未再超過200千焦/千克，從而降低了燃料入爐成本，提高了電廠的經濟效益。

總之，煤中硫對電力生產的危害是多方面的，而最根本的途徑是燃用低硫煤，但由于低硫煤有限，所以加強潔凈煤的研究，降低商品煤的含硫量，加強煤質管理，采取各種措施，以防止煤粉自燃減少入爐煤中的含硫量，加強對煙氣脫硫技術的研究，有效降低二氧化硫對大氣的排放，以提高環境質量，從而將煤中的硫的危害降至最低程度。

參考文獻

1電力用煤采制化標準

2電力用煤技術問答

3 GB/T483 煤炭分析實驗方法一般規定

作者簡介

郭紅梅（1969-），女，內蒙古赤峰市，技師，中專。

韓鳳麗（1967-），女，內蒙古赤峰市，技師，大專。