煤質(zhì)變化對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響分析

楊明玉

沈陽金山能源股份有限公司金山熱電分公司 遼寧 沈陽 110101

1 引言

火電廠目前主要的燃料就是煤炭,燃煤質(zhì)量對于火電廠的發(fā)電效率以及質(zhì)量也有著直接的關(guān)系。而在目前火電廠對煤炭資源的需求量不斷增加的同時,也表現(xiàn)出燃煤質(zhì)量無法保證的問題。越來越差的煤質(zhì)問題,表現(xiàn)出逐漸增加火電廠鍋爐運(yùn)行中的燃煤消耗量,導(dǎo)致出現(xiàn)資源浪費(fèi)以及增加設(shè)備磨損和發(fā)電成本等問題,它對火電廠運(yùn)行的生產(chǎn)和運(yùn)行產(chǎn)生了負(fù)面影響,如安全和經(jīng)濟(jì)。

2 火電廠燃煤的特點(diǎn)

為了滿足目前人們不斷增加的電能需求,火電廠的建設(shè)數(shù)量在不斷增加、建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,同時其裝機(jī)容量和機(jī)組參數(shù)也在不斷提高,同時也增加了對煤炭資源的需求。而由于我國不同地區(qū)的煤炭資源具有不同的種類和品質(zhì),除了在靠近產(chǎn)煤地區(qū)建設(shè)的火電廠來說,其余的大多數(shù)火電廠通常沒有固定的燃煤來源,造成燃煤品種比較繁雜的特點(diǎn),通常會有幾十種燃煤。加之燃煤質(zhì)量無法得到保障,表現(xiàn)出其中存在較多的雜質(zhì)等,會對燃煤的純度和質(zhì)量造成影響。如果對其進(jìn)行處理,造成其粒徑不夠統(tǒng)一且具有較大的粒徑范圍和波動性,都會對火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行情況造成干擾。

3 煤質(zhì)變化對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響

3.1 水分的影響 煤燃燒中含有的水分降低了煤的可燃物含量,導(dǎo)致燃燒過程中產(chǎn)生的熱量減少。同時,由于煤燃燒過程中水的蒸發(fā)和蒸發(fā)現(xiàn)象,這也會增加熱量的消耗并導(dǎo)致爐溫降低和煤粉點(diǎn)火難度的增加。還會導(dǎo)致排煙量以及火電廠廠用電率的增加。不僅如此,由于燃煤中的含水量過高,而增加了輸煤系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞的概率。同時也會導(dǎo)致煙氣中水蒸汽分壓數(shù)值的增加,使得其中的SO3會變位硫酸蒸汽并且在鍋爐尾部的低溫部分凝結(jié)和沉積,這些沉積的硫酸會對空氣預(yù)熱器造成腐蝕,并引起諸如煙囪襯里剝落的問題。通常來說需要將燃煤中的水分含量控制在13～18%以下為宜。

3.2 揮發(fā)分的影響 燃煤中的揮發(fā)分含量是直接影響其燃燒以及著火情況的重要成分。主要表現(xiàn)在燃煤中的揮發(fā)分較高時會降低燃煤著火的難度,而且會使得燃煤燃燒時表現(xiàn)出較大的火焰、偏低的火焰溫度以及較為穩(wěn)定的燃燒情況。但是,如果揮發(fā)性物質(zhì)較少,會增加燃燒煤的難度,導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定,并且由于不完全燃燒現(xiàn)象導(dǎo)致的熱損失增加甚至可能引起熄火。此外,燃煤中的揮發(fā)分還會對煤制粉、存放系統(tǒng)的安全運(yùn)行等有著較大的關(guān)系,主要表現(xiàn)在燃煤中揮發(fā)分較高會降低煤粉陰燃的溫度,這就容易導(dǎo)致在制粉系統(tǒng)中存在煤粉聚集情況時容易出現(xiàn)煤粉自燃的問題。

3.3 灰分的影響 燃煤中灰分含量較高會導(dǎo)致爐膛燃燒溫度降低并造成燃燒失常的危險,從理論上分析,通常燃煤中的灰分每增加1%,就會導(dǎo)致燃燒溫度降低5℃,加之存在較差燃盡度的情況下,更是會導(dǎo)致排灰量以及不完善燃燒引起的熱損失的增加,而過多的灰渣以及飛灰等因素同時也造成熱損失的增加。因此在上述因素下就會降低爐膛溫度并增加煤粉的著火難度,甚至可能導(dǎo)致熄火的問題。此外,灰分含量過高而會導(dǎo)致事故概率的增加。這主要是因?yàn)槊褐羞^多的灰分會增加鍋爐受熱面的機(jī)會和污染程度,還會導(dǎo)致鍋爐排氣溫度和熱量損失增加,從而降低鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益。同時由于灰分含量過高還會增加系統(tǒng)中各個設(shè)備的磨損程度,導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)堵灰以及漏風(fēng)故障概率的增加。因此,通常需要將固體爐渣爐的灰分含量控制在40%以內(nèi)。

3.4 煤中硫的影響 燃煤中的硫分主要以不可燃硫和可燃硫兩種形式存在,其對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是會對鍋爐受熱面造成腐蝕問題,縮短其使用壽命,增加堵灰的問題程度。其次就是增加輸煤管道和磨煤機(jī)部件的磨損程度。再次就是在燃煤出現(xiàn)變質(zhì)的情況時會導(dǎo)致其中黃鐵礦含量的增加,其在氧化放熱之后會加速煤氧化,并且可能會出現(xiàn)自燃的問題。最后,煤中的硫會在燃燒后產(chǎn)生二氧化硫和其他物質(zhì),這會在煙霧排放后對大氣造成嚴(yán)重的污染損害。

4 煤質(zhì)變化對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行影響的應(yīng)對措施

4.1 做好煤種的配煤以及混煤工作 在火電廠運(yùn)行中,通過煤種的配煤和混煤是提升劣質(zhì)煤的利用效率、降低燃料成本和排放量的重要措施。在此過程中,需要做好煤質(zhì)化驗(yàn)分析工作,在準(zhǔn)確掌握不同煤種的煤質(zhì)之后,保證燃燒部門在準(zhǔn)確和全面的化驗(yàn)分析報告的基礎(chǔ)上開展不同性質(zhì)和種類煤種的合理混合工作,確保其混合比例的準(zhǔn)確與科學(xué),而且,在確保鍋爐單元的安全生產(chǎn)和運(yùn)行的同時,有效降低了配煤的價格和火力發(fā)電廠的發(fā)電成本。此外還需要開展對不同煤種的燃燒調(diào)整試驗(yàn),通過不同的配煤技術(shù)、摻燒技術(shù)以及混燒技術(shù),通過對燃燒運(yùn)行參數(shù)的控制來實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)利用率的提升。

4.2 加強(qiáng)輸煤管理 在火電廠燃煤管理工作中,不僅需要針對不同的煤種進(jìn)行分開堆放和保管,或者按照不同的比例對煤種進(jìn)行混用。表現(xiàn)出在火電廠運(yùn)行中,可以通過輸沒作業(yè)中的司爐和輸煤工之間的有效溝通來采取不同的摻和方式。比如在粉煤含量較高或者含水量較低時可以進(jìn)行不同煤種的混用。另外,在煤輸送過程中需要對煤中較大的雜質(zhì)進(jìn)行分選,并用較大的顆粒粉碎煤粉,并通過調(diào)節(jié)粉碎機(jī)確保煤粉的粒度滿足要求。還要在煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù)其煤質(zhì)的變化情況來對配風(fēng)進(jìn)行及時調(diào)整,確保鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行的安全性。

4.3 加強(qiáng)對煤質(zhì)變化的監(jiān)測 針對目前的煤質(zhì)分析過程耗時較長以及煤質(zhì)分析不夠全面和準(zhǔn)確的問題,需要在火電廠中進(jìn)行煤質(zhì)在線檢測裝置的安裝和應(yīng)用,保證入爐煤主要指標(biāo)的快速和準(zhǔn)確檢測,而且在此基礎(chǔ)上可以確保運(yùn)行人員掌握入爐煤的不同特性指標(biāo),在此基礎(chǔ)上開展配煤策略的調(diào)整來確保鍋爐運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語

在目前火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行壓力不斷提高的同時,由于在燃煤中的不同特征指標(biāo)都會對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性等造成影響,這就需要針對其煤質(zhì)變化的影響情況,做好在火電廠運(yùn)行中的配煤和混煤工作、輸煤管理工作以及煤質(zhì)變化的監(jiān)測工作,同時還要加強(qiáng)火電廠運(yùn)行現(xiàn)場的巡檢和監(jiān)督管理工作,通過各種技術(shù)措施的應(yīng)用來保證煤質(zhì)與設(shè)計煤種接近,保證火電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。