利用揮發份含量指導入爐煤配比的可行性研究

孫姝鑫（華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255000）

根據煤炭市場現狀，完全按照鍋爐設計煤種的要求供應單一煤種是不現實的。多煤種購煤，且不同煤種的煤質特性存在差別，入爐煤配比工作成為燃料運行必須進行的一項重要工作。按入爐煤標準進行恰當的百分比配制，直接關系到火力發電廠的安全運行與經濟效益。

針對煤質化驗滯后性的問題，可以通過測定入廠煤試樣的干燥基揮發份，進行煤質指標的相關性分析，建立摻配指導計算表，適時指導鍋爐的燃煤配比。

1 入爐煤配比的煤質指標

1.1 煤質指標

結合煤的燃燒理論，煤質特性指標主要有：水分、灰分、揮發份、硫份和發熱量。煤的可磨性用來表征其磨制成粉的難易程度。煤越軟，可磨指數（HGI）越大，磨粉時電耗越小。在用來表征灰熔融性的DT、ST、HT、FT 這四個溫度中，以軟化溫度（ST）最具特征，通常以ST=1350℃為分界線。對電廠固態排渣爐來說，ST 要大于1350℃，且越大越好。因為灰熔融性溫度越低，結渣可能性越大。

2 用Vd值進行指導入爐煤配比的可行性

2.1 揮發份對鍋爐燃燒的影響

揮發份的高低是煤質變質程度的標志，是煤炭分類的主要依據，它是影響鍋爐穩定燃燒的首要因素。煤粉燃燒過程不同于煤粒或煤塊的燃燒。煤粉的燃燒過程為：煤粉受熱，水分析出→繼續受熱，絕大部分揮發分析出，揮發分首先著火→引燃焦碳，并繼續析出殘余的部分揮發分，揮發分與焦碳一道燃盡→形成灰渣。在上述過程中，大部分揮發分著火，燃盡時間僅約占整個過程的10%，約為0.2～0.5s；而焦碳燃盡程度達到98%的過程所占的時間很長，約占整個燃燒過程的90%，燃盡時間為1～2.8s。從燃燒放熱量來看，焦碳占煤粉總放熱量的60～95%。著火過程主要取決于煤中可燃揮發分的大小，而燃盡過程主要取決于焦碳的燃燒速度。揮發份含量越高，灰渣未完全燃燒熱損失越小，飛灰可燃物通常隨著煤的揮發份增大而降低。在此，當焦碳大半燃燒掉之后，內部灰分將對燃盡過程產生影響。通過燃燒過程來看，揮發份比灰分指標更宜做為指導入爐煤配比的重要依據。

2.2 根據煤質指標的相關性建立干燥無灰基揮發份Vdaf 查詢表

2.2.1 灰分與發熱量的相關性

灰分和發熱量是衡量發電用煤最重要的特性指標。灰分是煤中的不可燃成分，灰分含量越高，意味著煤中可燃成分比重越大，發熱量越低。因此，煤中灰分與發熱量之間具有較好的相關性。例：以灰分為自變量X，發熱量為因變量Y，用一元二次回歸方程Y=a+bX表示二者之間的關系。

經計算Y=31.24-0.27X，相關系數r=-0.953。

設灰分為35.00%，則

Y=31.24-0.27×35.0=21.79MJ∕kg

2.2.2 發熱量與干燥無灰基揮發份Vdaf的相關性

發熱量隨煤化程度的變化而變化，而干燥無灰基揮發份是煤化程度主要劃分依據，因此發熱量與干燥無灰基揮發份之間有較好的相關性。

煤中不可燃組分—水分、灰分含量高，會明顯降低煤的發熱量。不可燃組分含量高，單位質量煤能釋放的熱量就小，同時水分的蒸發、礦物質的熱分解還會吸收部分熱量。因此，煤中不可燃組分越多，煤的發熱量越低。

2.2.3 建立干燥無灰基揮發份Vdaf查詢表

在鍋爐設計時，揮發份采用干燥無灰基揮發份Vdaf表示。考慮到煤中水分、灰分等不可燃成分的影響，使用干燥無灰基揮發份Vdaf來判斷煤的可燃性較為接近鍋爐的實際情況。故不僅鍋爐設計煤質，而且鍋爐燃料調整中均廣泛應用干燥無灰基揮發份Vdaf值。

煤質化驗室所測得的揮發份用空氣干燥基表示，它與干燥無灰基揮發份Vdaf、干燥基揮發份Vd存在下述關系：

由此可以看出，當煤中不可燃成分，主要是灰分Aab一定時，Vdaf值隨Vad值的增大而增大；在煤中揮發份Vad一定時，Vdaf值則隨（Mad+Aad），主要為Aab的增大而增大。而Vd值只考慮了Mad的影響。

綜上所述，通過各煤質指標的相關性，以干燥基揮發份Vd、發熱量建立干燥無灰基揮發份Vdaf查詢表。

2.3 可行性

綜上所述，根據干燥基揮發份和彈筒熱值的化驗結果可以通過查詢表，指導入爐煤的摻配，同時因為干燥基揮發份和彈筒熱值化驗結果快（4小時左右），完全可以用上述方法做到及時指導摻配工作。

3 入爐煤配比的應用

3.1 摻配計算指導表的應用

根據查出干燥無灰基揮發份Vdaf和推算出的低位熱值Qnet，ar，與需摻配煤種的化驗數據（干燥無灰基揮發份Vdaf和低位熱值Qnet，ar）共同輸入到摻配煤種計算指導表中，依次確定摻配結果。

3.2 摻配計算指導表的檢驗

煤質分析數據表

4 結語

因為干燥基揮發份和彈筒熱值化驗時間較短，同時根據大量化驗數據的試算，及入廠煤試樣的干燥基揮發份Vd和彈筒熱值Qb，ad的測定，可以利用各煤質指標的相關性，運用干燥無灰基揮發份Vdaf查詢表、摻配煤種計算指導表，及時指導和調整入廠煤的配比，達到入爐煤摻配標準，以保證鍋爐安全經濟穩定運行。

綜上所述，用干燥基揮發份Vd化驗結果快速指導入爐煤的摻配工作是可行的。