火電廠熱值差偏大的原因分析及處理措施

計 彤，王修彥

(1.華北電力大學，北京 102206；2.華能北京熱電有限責任公司，北京 100023)

1 概述

近年來，隨著燃煤價格的不斷上漲，作為火電企業，為了相對降低燃料成本，提高企業競爭力，需不斷加強對燃料熱值損失的有效控制，減少不必要的損耗。熱值差，即入廠煤與入爐煤熱值之差，其值增大，愈發引起各方，特別是火電企業的重視。

華能北京熱電有限責任公司鍋爐的設計煤種是神府煤，實際來煤主要包括神華公司的東勝和神府兩大煤田，還有部分伊泰來煤。鍋爐對燃煤中各項指標的要求范圍，包括含硫分St,ad<0.5%，水分不大于18%，灰分Ad不大于11%，揮發分Vad/%>30%，低位發熱量Qb.ad>22 MJ/kg，要求煤中灰的熔融性較低，變形溫度t1<1 130 ℃，軟化溫度t2<1 160 ℃，熔化溫度t3<1 210 ℃。而實際來煤的硫分St,ad一般在0.2%～1.1%，平均約為0.5%，水分Mt一般在12%～20%，平均約為16%，灰分Ad一般在8%～20%，平均約為11%，揮發分Vad較高， 一般在25%～35%，平均約為31%，低位發熱量Qb.ad一般在22 MJ/kg以上。

2 熱值差大原因分析

2.1 儲煤過程中出現的損耗

a. 不可避免的正常損耗。即燃煤在儲存過程中，由于堆料較高、風力較大造成物理性損耗，以及燃煤不斷氧化，甚至發生自燃，造成熱量的損失。

b. 由于煤場倒垛周期較長帶來的損耗。由于煤礦要車不及時、鐵路運力緊張難以安排等諸多因素的影響。電力企業本應按照計劃發電量合理安排庫存，但事實上，往往出現集中來煤和連續空檔期的情況。火電廠一般把庫存量控制在15 d為宜，但由于上述因素的變化以及電量調整等不可控因素的出現，有時會造成燃煤儲存較長，就會造成較大的熱量損失。據實驗觀測，當揮發份>29%，儲存時間為1個月時，其熱值平均下降5‰。

c. 由于煤場管理不當造成的非正常損耗。例如：由于下雨或用水降溫時，造成煤場底部積水，另外，在來煤后，推土機攤平時，壓實不夠，進空氣較多或來煤的顆粒較大，空隙較多，這些都容易造成煤場中燃煤發生自燃，從而出現損耗。

d. 由于熱值差的計算時間一般以月為單位，如果來煤的礦點不同，即使是一個礦點，也可能由于礦脈的變化，造成上月來煤的平均熱值較高，尚未燒完，而本月的來煤平均熱值較低，這樣熱值差在計算時就會正值增大，若相反，則熱值差在計算時就會向負值方向增大。

e. 水分蒸發帶來的熱值相對變化。來煤后，短期內(1個月內)經風干日曬，水分所占比例相對減少，而熱值相對比例有所增加。據實際觀測發現，煤場中的存煤，在1個月后，水份平均蒸發1%，而熱值相應增加313.8kJ。但如果燃煤的儲存期較長，肯定會使煤的使用價值降低。

f. 煤的顆粒度不同，易發生自燃的可能性不同，從而引起的熱值損耗不同。一般而言，顆粒度大的來煤，易發生自燃，顆粒小的成粉狀來煤，不易發生自燃。從煤源來說，一般伊泰到煤時，單塊顆粒度較大，且大小塊分布不均勻，大的有時能達到800 mm×400 mm×200 mm，遇到接卸這種煤時，應盡量背風存放，冬季西北風大時，盡量放南煤場，其他季節放北煤場。這樣，可以避免由于煤塊間隙大，供氧充足，發生自燃。

g. 由于華能北京熱電有限責任公司地處北方，屬多風地區，風損也是一個嚴重問題。由于斗輪機卸煤時距地面的高度不同，所造成的風損也不一樣，同時還與當時的風力大小有關。在用斗輪機卸煤時，斗輪機設置在不同的距地高度和風力時，其煤粉物理損耗也不盡相同。

據實驗，得出其相應關系，見圖1和圖2。

圖1 煤粉物理損耗與斗輪機卸煤距地面高度之間的關系

圖2 煤粉物理損耗與風力級數之間的關系

2.2 入廠和入爐煤采制樣時的損耗

采制樣設備存在系統偏差，造成化驗數據的不準確，影響熱值差。經查我國最新公布發行的GB 475-2008《商品煤樣人工采取方法》中移動煤流采樣方法部分，并未對皮帶取樣時的速度作出規定，所以，在實際生產中因皮帶速度不同，有可能難以取到皮帶上的全斷面煤樣，使得煤樣代表性不強。而且在煤樣重量上由于各種原因(例如人員提取時過重)未能達到煤樣的設計推薦值，另外，電廠入爐煤采樣經常是1個班采1個樣，3個班混合后，經過加權計算，得出1天的入爐煤指標，最終使得入爐煤代表性降低。

不同采樣方式的影響。入廠煤采樣主要有人工和機械2種方式。人工采樣存在較大的人為因素，易發生摻假現象；機械采樣事故率高，采樣深度一般不能到達煤層底部和邊緣，并且采樣會將大塊旋開，取得的煤樣往往粒度小、煤質較好，加上機械長時間連續工作，部件發熱，使得煤樣水分損失，所以機械采樣比人工采樣煤樣化驗的熱值高。

華能北京熱電有限責任公司燃料部經過了解其他電廠的使用情況并結合該廠的煤源特性，特別是根據煤的顆粒度與來煤水分的變化情況，華能北京熱電有限責任公司的入廠和入爐煤采樣設備，都采用了山東青島三能電力設備公司生產的MLCYⅢ系列端部煤流采樣機。它具有采樣代表性好、不宜堵煤和機械電氣故障較少等特點。同時，為了保證采樣機的正常投運，還建立了比較齊全的各項規章制度，并認真予以落實。

制取煤樣不規范造成的影響。許多火電廠在入廠煤和入爐煤煤樣空氣干燥基的分析樣制作過程不符合GB 474-2008《煤樣的制備方法》的要求。為了節省制樣時間，擅自提高烘箱溫度，造成高溫下煤樣發生氧化、水分損失過多，從而影響煤樣檢測結果的準確性。

全水分的影響。根據國家標準中動力煤計價標準的規定，實際結算時，多以煤樣的收到基低位熱值為準。而收到基低位熱值除受到煤炭自身質量影響外，還受全水分的影響，而全水分除受到煤種自身水分影響外，還與煤炭在運輸過程中的天氣有關，一旦下雨，水分增加。另外，部分電廠相關化驗人員沒有嚴格按照國標 GB/T 211-2007《煤中全水分的測定方法》的規定對煤樣全水分進行測定，這也會導致入廠煤與入爐煤熱值之間的差異增加。

3 減小熱值差的措施

3.1 加強煤場管理

加強煤場管理，制定合理的燃煤堆取原則并落實。根據經驗，煤場運行原則可選擇：分區存取、取舊存新、實現煤質跟蹤。

正常情況下，按區域堆煤，某一區域堆滿后再移至下一個區域進行堆煤作業。運行人員必須在《煤層管理》軟件中準確登錄每列車的堆放位置。

煤場在卸煤時，斗輪機應在規定的區域內往返走行堆料，斗輪機應在規定的某一區域內(50～70 m)往返走行堆料，一次卸煤層高應控制在5 m以內，嚴禁在一處起高堆，為推煤機的壓實工作帶來難度。卸煤時，逐漸減小斗輪機大臂回轉角度，直到將整個區域布滿為止，為方便處理自燃，煤堆邊沿距離輸運皮帶水泥基礎保持約2 m以上，一次卸煤達到高度限制后立刻通知推煤機攤開壓實，攤壓完畢后，斗輪機再次在該區域進行卸煤作業，直到該區域完全堆滿為止。在斗輪機堆煤后，推煤機要分層攤開壓實，層高控制在2 m以內。

煤場取煤時，應以煤堆放時間的長短作為取煤的優先順序，堆放時間長的煤應優先取走。按區域取煤，正常情況下禁止橫跨多個區域取煤作業。

煤場倒垛要求：煤場存煤存放周期不超過2個月，平均倒垛時間為17 d。不允許新煤壓舊煤；煤場清理時應到底限，并將底煤壓實。

煤場局部自燃時的處理辦法，包括按照自燃程度，采取不同的方法。首先，用推煤機推散，散熱后壓實。如果自燃面積較大，在局部澆水滅火后，用斗輪機取走，斗輪機取煤過程中必須安排專人監護，嚴禁將帶火種的煤取上皮帶。另外，如果空間允許，也可用裝載車鏟走或用人工挖走等措施及時將自燃的煤清除。

特別是需要長期貯存的煤，在堆卸時，要分層壓實。這樣做可使煤堆表面形成硬殼，不僅減少雨水和空氣的透入，而且可使煤堆中煤塊與煤塊之間空隙縮小，這也是防止煤自燃的有效措施。

3.2 規范入廠煤和入爐煤的采制樣制度

華能北京熱電有限責任公司采用“機采”并雙人取送樣，取得的煤樣，放在封閉的采樣箱中，采樣柜的管理實行雙人雙鎖，并在采樣沿途實現全程錄像監控，對歷史數據刻錄光盤，以備內控檢查，杜絕認為作假可能。對采、制、化各環節要建立樣品檢查、抽查制度，從技術上加強對化驗人員的工作責任心教育，同時，必須從技術上予以保證可行；對設備要定期校驗，避免系統誤差的產生。

3.3 統一全水分的基準值

應把入廠煤和入爐煤的熱值差調整到同一全水分的基準上進行比較，并以入廠煤的全水分作為基準，入爐煤的熱值應在把入廠煤和入爐煤的水分差調整后再重新確定。在對入廠煤和入爐煤的熱值進行比較時，應以把入爐煤進行調整后的熱值為準。

3.4 確定合理的燃煤儲備量

根據經驗，華能北京熱電有限責任公司儲煤可分為2種。日常存煤量：是指在正常情況下，電廠根據發電和供熱的相應需求而進行的儲備。季節性儲備：是指在自然條件發生變化，例如北方冬夏兩季電熱負荷比較大時。日常存煤量應根據歷年來此時段華能北京熱電有限責任公司每日煤耗量的10～12倍進行存儲，而在冬季大負荷時，應以15～17倍存儲。

燃料工作人員應及時掌握發電量，從而對儲存量作出相應的合理預判，以防供煤緊張，影響發電。

4 結束語

總控制熱值差的關鍵是要加強煤場管理。盡量采用機采方式，減少人為干擾因素，如有可能，可以較長時段內的熱值差做比較，可以更加貼近實際，減少以月為單位帶來的偶然性。同時，加強入廠煤和入爐煤的采制樣制度規范化，統一全水分的概念。只有不斷加強各方面管理，才能更有效的控制熱值差這一衡量發電企業燃煤管理水平的重要指標。

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