淺談煤質變化對電廠安全經濟運行的影響

隨著社會及經濟的發展，日常工作及生活中越來越離不開電，人們對電的依賴程度也越來多大，而煤炭作為能源，在國家煤炭政策去產能、降庫存情況下，近年來的煤炭價格也高居不下，導致火力發電廠企業的成本也是越來越高，發電廠的盈利水平能力不斷下降，有的電廠甚至出現虧損的狀況。電廠為了降低煤炭成本，許多電廠一直都在尋找解決辦法，比如說開始購買使用新的煤種，產地來源不限于國內的山西、陜西、內蒙，已遍及全球，比如俄羅斯、南非、澳洲、越南、朝鮮、印尼、加拿大等，各類的煤種性質不一，比如水分大小、難磨與易磨、灰熔點高低，都與原來鍋爐設計煤種相差較大，若沒有對燃用煤種煤質指標的全面了解則會給電廠的安全運行帶來風險。所以電廠必須做好對煤質性質變化的分析，知己知彼，消除煤質變化給電廠的安全運行帶來不良的影響。

隨著社會及經濟的發展，日常工作及生活中越來越離不開電，人們對電的依賴程度也越來多大，而煤炭作為能源，在國家煤炭政策去產能、降庫存情況下，近年來的煤炭價格也高居不下，導致火力發電廠企業的成本也是越來越高，發電廠的盈利水平能力不斷下降，有的電廠甚至出現虧損的狀況。電廠為了降低煤炭成本，許多電廠一直都在尋找解決辦法，比如說開始購買使用新的煤種，產地來源不限于國內的山西、陜西、內蒙，已遍及全球，比如俄羅斯、南非、澳洲、越南、朝鮮、印尼、加拿大等，各類的煤種性質不一，比如水分大小、難磨與易磨、灰熔點高低，都與原來鍋爐設計煤種相差較大，若沒有對燃用煤種煤質指標的全面了解則會給電廠的安全運行帶來風險。比如說儲式制粉系系統鍋爐，煤炭燃燒的時候水分比較大，而且揮發性也比較高，當印尼褐煤作為燃種進行摻雜燃燒時，可能會導致制粉系統的爆炸，由此可見煤質的變化對電廠的安全運行十分的重要。

一、煤質現狀分析

隨著不斷改變的煤炭市場形勢，原來按照設計煤種由貧瘦煤改為煙煤的湛江電廠，為了能夠解決煤源不足、貧瘦煤已是稀缺煤種的現實問題，通過對鍋爐進行煙煤改造，擴大煤種類別的使用。目前隨著煤炭價格的不斷提高，電廠為了能夠減少成本，提高利潤，采取的措施之一是大量摻燒印尼褐煤這類經濟煤種來降低煤炭成本，因為印尼褐煤相對國內煤炭標煤單價較低，所以能立竿見影降低產電的成本。當然，不同產地的煤質，性質偏差比較大，湛江電廠煤質情況如下表。

二、煤質變化影響鍋爐燃燒

（一）煤炭的好壞與煤炭的發熱量密切相關，因此電廠煤炭中的低位發熱量可以作為評價煤炭質量優劣的一項重要指標，也是煤炭購銷合同中調價重要條款內容。而且煤炭的發熱量也是電廠鍋爐設計煤種時的一個重要參數。煤炭質量越好發熱量越高，通俗的說就是鍋爐能夠將更多儲存在煤炭中熱能轉換成發電用的電能。煤炭的發熱量不夠時，鍋爐的燃燒就會很不穩定，當發熱量低到一定程度時，可能會導致鍋爐滅火，影響發電廠機組的正常運行。

（二）煤的揮發份在較低溫度下就能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，溫度迅速提高，為著火和燃燒提供了極其有利的條件。另外，揮發份析出，又增加了外部反應面積以及內部空隙，能夠保證迅速燃燒。因此，煤的揮發份含量越大，煤中難燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃盡。由于揮發份的燃燒會導致鍋爐內的溫度迅速上升，這樣就可以促進燃燒，對發電比較有利。揮發分顆粒比較小，懸浮在空氣中，這樣大大增加了燃燒的表面積，保證鍋爐的正常燃燒。

（三）煤的灰分，算是火力發電動力煤有害物質，煤質中灰分與發熱量是反比關系，灰份含量越大，發熱量就越低，而且在鍋爐內燃燒時不僅不會散發熱量，還會吸收熱量，因此如果煤中的灰分比較多，可能會使著火比較困難，高灰份的煤炭難以帶起機組的高負荷運行已是不爭的事實，通常利用飛灰含碳量和爐渣含碳量去評定燃燒狀況。

（四）煤炭的水份，對煤的著火特性有一定的影響，煤炭中的含水量過高，也會導致煤炭的著火困難，影響鍋爐的燃燒。

（五）煤灰熔融性，湛江電廠鍋爐無煙煤改燒煙煤，入爐煤質煤灰熔融性ST溫度需大于1300（℃），否則易造成水冷壁或受熱面出現局部的結焦。當水冷壁結焦比較嚴重時，有可能出現部分管壁超溫現象。當出現管壁超溫時，可采用降低汽溫的設置、加強吹灰、降低負荷等方法來進行控制。

三、煤質變化影響鍋爐和輔助的設備

在設計鍋爐時，就會將相應的煤質要求考慮在內，所以如果用于實際燃燒的煤質與最初設計鍋爐時所設計的值相差比較大時就會給鍋爐以及其它相應輔助系統的安全運行帶來威脅。

（一）如果煤質的發熱量比較低，會影響鍋爐內燃燒的穩定性，不僅影響機組帶負荷，當低到一定數值時，甚至就會導致鍋爐滅火，對鍋爐的正常運行帶來嚴重的影響。

（二）煤炭的揮發份過高，比如印尼褐煤在自然堆放情況下都會發生自燃現象，給電廠造成損失，而且揮發分過高因提前燃燒而將鍋爐內的噴燃器燒損，給鍋爐的安全運行造成損害。

（三）如果煤的水分含量過高也會導致鍋爐內出現滅火的現象，也會造成輸煤系統堵煤現象頻發，另外，磨煤機出力增加導致制粉系統動力不足。

（四）煤是復合物，其中含有大量的硫化物，在燃燒時，煤炭中的硫大量釋放，當鍋爐的溫度比較時，就會對鍋爐的表面進行腐蝕，長時間會影響鍋爐的使用壽命，當然也會嚴重影響鍋爐的安全運行。

四、針對煤質變化，電廠安全經濟運行的應對措施

為了減小煤質的變化對電廠安全經濟運行造成的負面影響，緩解煤炭供應緊張的局面，湛江電廠在實際的生產運營過程中，為保障機組的安全穩定運行，采取了以下幾種應對措施。

（一）鍋爐系統的改造。湛江電廠在2010-2013年開展對4臺機組由貧瘦煤改燒煙煤的重大技術改造工程，制粉系統由鋼球磨中儲式改為中速磨直吹式，設計為四用一備，制粉系統改造為正壓直吹式制粉系統，煤粉細度R90=18%。增加皮帶式電子稱重計量給煤機。燃燒器改為水平濃氮直流式，均等配風，噴口可上下擺動，為降低鍋爐NOx生成量，燃燒器上方設置了兩層燃盡風噴口。除渣系統采用干除渣系統代替原來的濕式除渣系統。鍋爐底渣冷卻采用干式排渣機，利用鍋爐爐膛的負壓將冷卻空氣吸入干式排渣機將渣冷卻，冷卻風量能根據鍋爐的排渣量自動調節，且不影響鍋爐的燃燒。

改造設計煤種為平三煤，改造校核煤種I為50%平三煤+50%印尼煤，改造校核煤種II為50%平三煤+50%神混三煤。目前鍋爐實際燃燒煤種為50%國產煙煤+50%印尼煤，屬于高揮發份煙煤。另外，由于環保的要求，鍋爐在進行改燒煙煤改造的同時增加脫硝裝置（SCR），#改為布袋除塵。同時一次風機也進行了相應的更換。燃燒器為四角布置、切圓燃燒，采用水平濃淡直流式煤粉燃燒器。爐膛中心的兩個假想切圓直徑為Φ681mm和Φ772mm。

（二）做到燃料科學管理，合理配煤。

1.湛江電廠成立配煤摻燒工作小組，增強對進煤質量及鍋爐上煤方案的管理，摻燒配煤方案制定根據進行煤源點臺賬的建立，保證采購煤質，摻燒的配煤采用穩定的煤源，嚴格監管，杜絕不符合煤質指標的煤炭的采購，保障鍋爐的安全運行。

2.當有新煤種到廠后，要有試驗配燒方案，采用逐臺爐逐臺磨循序漸進的方式，機組由低負荷向高負荷進行，根據在運機組的實際情況，總體上一定強調樹立安全意識，再考慮經濟性，最后視情況再進行推廣擴大。

3.根據煤種的性質不同做好存煤的分堆存放，按照“存新用舊”原則定期進行存煤的燃用，防止自燃現象的發生，避免儲存損失。

4.做好配煤的日常管理工作，利用上煤工作日志及現場查看的方式，監督摻配燒方案的落地執行。根據負荷需求的不同，進行配煤的摻配方式的調整，在低谷時可適當加大劣質煤摻混比例，做好科學合理摻燒配煤。

（三）做好燃燒調整工作，保障鍋爐安全運行。

1.做好鍋爐燃燒時的燃煤調整工作，合理地進行一、二次風的配比，適當提高一次風速以降低燃料的著火點，定期進行打焦和吹灰工作，使鍋爐受熱面保持清潔，避免鍋爐結焦現象的出現。

2.摻燒的經濟煤種具有水分大、揮發分高的特點，因此在鍋爐制粉系統日常運行過程中，一定要做好粉倉防爆和系統防爆工作，不斷優化技術措施并嚴格執行，保障鍋爐地安全運行。

3.提高運行人員的專業素養，加強技術操作水平，通過不斷地進行燃燒調整試驗，不斷地對運行調整優化進行摸索，以保證在煤質及摻燒比例發生變化時，相關工作人員能夠通過調整方案，保障系統安全運行。

（四） 嚴格把控入爐煤煤質指標，保障鍋爐安全運行。在進行印尼褐煤等經濟煤種的摻燒時，由于鍋爐沒有進行相關的設計，煤質與設計值出現較大出入，從而嚴重影響機組的運行穩定性和鍋爐的穩定燃燒，因此要想保障電機組的安全穩定運行，一定要嚴格把控好摻燒時爐煤的質量指標，及時提供化驗分析數據，以保障鍋爐的安全穩定運行。首先，入爐煤熱值要適當提高，進行褐煤的摻燒時，會導致入爐煤熱值的降低，鍋爐中在同樣蒸發量的情況下，與煙煤相比，褐煤燃料消耗量更多，總燃煤量不足會導致鍋爐出力的降低。由以往經驗可知，入爐煤熱值每降低100千卡/千克，鍋爐效率也會相應的下降0.2%左右，供電煤耗也會升高0.8克/千瓦時左右。其次，入爐揮發分的提高會使其更易起火，導致爐內溫度升高，鍋爐結焦現象的出現，因此揮發分應控制在較低的水平。入爐的煤硫份也要控制的較低，硫份過高會導致鍋爐堵灰及受熱面低溫腐蝕，甚至會造成二氧化硫排放的超標，導致環保考核。

五、結語

隨著社會經濟的飛速發展，各行各業對電力的需求也越來越高，電煤供應局勢日益緊張，使得電煤價格也不斷增加，使電廠盈利能力不斷下降。與煙煤相比，印尼褐煤等經濟煤種標煤價格相對便宜。與國內煙煤摻配燒，能非常有效的降低電廠生產成本，越來越多的電廠開始進行進行摻燒經濟煤種的設計并對相應設備進行改造。在改造過程中，一定要結合煤質的特點，綜合考慮煤質偏離設計值等因素的影響，對相關技術進行優化，從而使電廠運行穩定安全，使煤質變化帶來影響降至最低，進一步提高電力企業的核心競爭力，走出運營困境。（作者單位為湛江電力有限公司）