煤質對電廠鍋爐運行及經濟性影響的研究

鄭永剛

摘要：我國是世界上最大的煤炭能源國，其中火力發電廠是能源需求最大的，為了倡導國家呼吁的節能減排的環保型社會，很多發電廠致力于研究如何提高煤炭的使用效率，降低環境污染。我國煤炭生產的煤質種類繁多，發電廠需要根據實際的情況結合不同的煤質種類來平衡鍋爐運行的狀況以及經濟效益之間的關系。本文主要就煤質對電廠鍋爐運行及經濟性影響進行研究。

關鍵詞：煤質；電廠鍋爐運行；經濟性；影響

1、引言

煤炭仍然是我國最主要的能源，而我國也是世界上最大的煤炭生產和消費國。與此同時，電廠是我國最主要的煤炭用戶，而且隨著我國經濟發展對煤炭需求的不斷增大，我國電廠用煤總量仍將呈現增長趨勢。我國經濟改革的不斷深化使節能減排已經成為我國經濟發展所追求的重要目標之一。所以，如何提高用煤的效率，是眾多發電企業需要仔細思考的課題。當前，我國煤炭行業已經開始完全按照市場經濟的規律運行，導致煤質的種類越來越多。電廠面對這一情況時，就需要考慮煤質與鍋爐運行和經濟性的關系，從而得到最優化的生產方案，進而在無法得到充足的設計煤種的情況下，實現煤的供、耗、存優化管理，確保機組的穩定高效運行，提高企業生產的經濟效益。

2、我國火電廠燃煤現狀分析

2.1燃煤發電的成本不斷上升

因為經濟的發展導致火電發電廠的用煤數量在不斷的增加，國家環保執法更加嚴格，中小及私人煤礦大量退出，國家級大型煤礦企業大力整合，從而導致煤炭的價格上升，因此，必然會增加火力發電廠的燃煤發電的成本。

2.2用煤數量呈現增長趨勢

從當前我國電力能源結構來分析，雖然水電、核電、風電等清潔能源所占的比例在不斷增多，但是在未來很長一段時間內，火電仍然占據主要地位。隨著我國經濟的不斷發展，社會生產生活對電力需求的增大，火電廠的發電任務將會越來越重，其對煤炭資源的需求也會越來越多。可以預見，我國火電廠的用煤數量仍將會呈現增長的趨勢。

2.3設計煤質的種類的需求得不到滿足

為了跟隨經濟發展的腳步，火力發電廠發電的任務重大，因此對于煤炭的需求在不斷的增加，當煤炭價格處于高位運行的情況時，對于所設計的煤種儲備由于公司經營情況的限制出現缺空，在無法滿足火力發電廠用煤的實際需求的情況時，就會采用不同煤質的煤炭來滿足發電的需求，因此發電的效率以及經濟的效益都會受到一定的影響。

2.4對煤質與電廠運行和經濟性的關系認識不足

當前，仍然有很多電廠沒有清楚認識到煤質會對電廠鍋爐運行和電廠經濟性產生很大影響。這表現在許多電廠在采購市場煤時，對煤質的關心程度遠遠小于對價格的關系程度，往往采購到價格低廉的劣質煤。因此，認識煤質與電廠運行及其經濟性之間的關系十分重要。

3、煤質對電廠鍋爐運行與經濟性的影響

煤炭作為發電廠的燃料資源，其原料的燃燒和產生的廢棄物都會對鍋爐的正常運行產生一定影響。如果是質量合格的煤炭，其整個燃燒的過程相對穩定和安全。但煤質沒有達到相關標準的話，就會影響整個燃燒的效果，既不能高效利用燃料，也不能確保電廠鍋爐的安全、經濟，情況嚴重的甚至出現一系列安全事故，造成不必要的人員或設備損傷。以下將從煤的揮發分、灰分、水分和碳分4個方面入手，說明煤質對電廠鍋爐運行與經濟性的影響。

3.1揮發分的影響

揮發分是直接反應煤炭燃燒性能的重要因素，揮發分越高就說明煤炭燃燒的越完全，因此，就有限的稍微降低煤粉磨制的細度標準，從而就能夠有效的增加磨煤機的工作效率。如果煤炭的揮發分較低的話，為了保證煤炭的燃燒就需要更細的煤粉來促進鍋爐燃燒，磨煤機為了保證煤粉細度標準，就會直接影響工作效率。為了避免停爐事故的發生，必須保障入煤爐的揮發分與設計的標準保持一致，既要保障煤炭能夠充分的燃燒，也能有效的提高工作效率。一旦出現停爐事故，不僅會有安全方面的問題，同時設備方面、材料方面、維修方面等都會增加一定的成本。

3.2灰分的影響

煤的灰分影響是指當煤燃燒成為灰燼時，其含量對鍋爐運行的影響。當煤在燃燒的過程中灰分積累到一定程度時，就會阻止煤中碳元素的充分燃燒，使得煤炭的燃燒速度變得越來越慢，為鍋爐提供的熱量也就越來越少，鍋爐里面的溫度會不斷降低。且煤灰的不可燃燒性也會導致大鍋爐內部燃燒熱能的消耗，這反過來會不斷增加碳灰含量，對鍋爐及相關設備產生較強的腐蝕，降低設備的使用年限，并且可能引發相關的安全事故。

3.3水分的影響

燃燒過程中如果具有水分，不僅會降低發熱量和可燃物質的含量，還會由于氣化、蒸發等消耗大量熱量，促使降低爐膛內部溫度，使得煤粉很難著火，具有比較大的排煙量，增加用電量，此外還會提高堵塞輸煤系統的概率。水分越高，會越容易導致倉內的煤形成板結，提高通風阻力，從而降低爐內溫度，擁有比較靠后的爐內著火點，降低有效著火范圍，縮短燃燒時間，提高化學以及機械的不完善損失，還會提高煙氣量，使得不斷提高煙熱的損失，減少熱效率，提高引風機的負荷，為腐蝕和低溫受熱提供一定基礎和保證。

3.4碳分的影響

煤的碳分影響是煤炭在燃燒中產生化學反應、生成其它元素對鍋爐運行產生的影響，煤的元素中硫在燃燒的條件下與空氣中的水蒸氣結合產生新的物質——酸蒸汽，能夠在低溫受熱的情況下發生凝結現象，這會使得鍋爐底部產生堵灰和腐蝕的現象。如果這種酸蒸汽不斷增加，會影響電廠鍋爐的均勻受熱，一樣會降低鍋爐的使用年限。情況嚴重時，還會因為凝結物的增加而增加揮發分，進而強化煤的陰燃傾向，導致煤粉出現自燃現象，嚴重危害鍋爐的正常安全使用。

4、提升鍋爐運行效率的措施

4.1把控源頭，提高煤質

煤炭采購環節不僅是火電廠的主要生產環節之一，而且在很大程度上決定著煤炭的價格、質量，因而會對火電廠的經濟效益產生極大的影響。因此，火電廠要想提高煤炭質量、降低發電成本，則需要從加強源頭管理人手。首先，火電廠可以實行精細化管理策略，采購時選擇規范的煤炭企業，盡可能使煤炭質量符合或者接近鍋爐設計時的標準。其次，嚴格煤炭人廠檢查制度，對人場煤炭進行嚴格的檢查、化驗，杜絕化驗不合格的煤炭進人。最后，電廠還可以靈活采購混摻貧煤。

4.2做好燃煤的選擇

在設計電廠燃煤鍋爐的時候，設計過程中需要以特定煤種為基礎，選擇不同種類的燃煤，設計鍋爐結構、爐型就會不同，此外，還會具有不同的制粉系統、燃燒器、鍋爐運行方式，所以，在選擇燃煤的時候，如果具有和設計不一致煤種的時候，會對鍋爐整體運行的安全性和經濟性造成影響，影響電廠燃煤運行實際效率的主要原因就是燃煤的選擇。相關人員通過對電廠進行實際燃燒實驗，分析不同種類的燃燒的經濟性、結渣特性、燃燒指標、相對磨損性等，可以發現，最小燃盡性能的就是2號燃煤和伊泰神木煤；伊泰神木煤中存在一定的山西優質混煤，具有相對比較低含量的飛灰可燃物；對電廠鍋爐內部具有最小相對磨損性的就是伊泰神木煤；摻燒或者單燒煤的時候，都具有比較輕微的對于屏式過熱器以及鍋爐水冷壁的結渣程度。綜合分析電廠燃煤鍋爐的實際負荷能力、運行成本、飛灰利用狀態、維護成本、供電成本等因素來選擇燃煤。

4.3加強設備技術的改造

電廠鍋爐設備本身及其相關的配套設備和技術也會影響鍋爐的工作效率，因此，為保證鍋爐正常運行的概率，應當對電廠的相關設備和技術進行革新和改造。尤其是當前由于電廠鍋爐的設計和對煤炭的要求與標準不斷提高，鍋爐設備與煤炭種類和質量之間的差距越來越明顯，傳統的技術水平與設備要求已經無法滿足鍋爐的運行要求和發電需求。因此，電廠應當注意在這些設備方面加強技術改造與應用，以提高鍋爐的安全性和工作效率。

4.4科學燃燒，保障入爐煤質穩定

其實鍋爐在實際的燃燒運行過程中完全的使用設計的煤質也是不太實際的，因此對于各種煤質的配合摻燒是一項十分重要的工作。在煤質摻配的過程中，首先要考慮價格的因素，其次就要考慮各種煤質摻配后的質量問題，確保不同煤質的組合具有較強的燃燒性。除此之外，對于很多，差異性較大的煤質不應該直接的進行摻燒，否則就會影響磨煤機和煤質的正常運行。

4.5根據鍋爐實際情況，確定最低煤質

不同火電廠的情況不同，其各自使用的鍋爐、制粉系統等有較大差異，因此各電廠對煤質的要求也會存在差異。對此，火電廠應該根據自身制粉系統、鍋爐的實際運行情況，確定能夠滿足電廠發電要求的最低質量煤種。只有這樣，電廠在選擇煤種時才能有的放矢，避免劣質煤的進人，確保鍋爐的運行以及提高電廠發電的經濟性。

5、結語

煤炭是對火力發電廠運行的重要因素，直接影響著火力發電廠的經濟效益。因此研究煤質對電廠鍋爐運行及經濟性影響，對于促進電廠經濟發展、安全運行具有重要意義。分析煤質情況，可以利用不同方式來控制不同煤種，充分提高燃燒效率，達到企業效益最大化的目的。

參考文獻：

[1]河津發電廠入爐煤質調整與控制[D].楊曉東.西安工業大學2014.

[2]電廠鍋爐變煤種摻燒問題研究[J].袁斌.科技資訊.2016（19）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發電有限責任公司）