煤质化验与煤质变化对火力发电的影响
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇煤质化验与煤质变化对火力发电的影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：煤质化验和煤质变化是影响火力发电厂发电安全和经济效益的重要因素，由于我国80%的火电厂都采用煤作燃料，使煤炭成为电力生产中的主要能源。对煤质化验及煤质变化与火电厂安全经济运行的关系进行分析，并提出了相关的改善措施。
关键词：煤质化验 煤质变化 火力发电
中图分类号：TK16
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）008-026-02
1 前言
目前，随着国内电力需求旺盛以及火电装机容量的不断突破，导致电煤用量的增加，许多电厂对煤的存量不足，停机等煤的现象时有发生；同时，由于电煤资源供需关系的不平衡，导致众多发电厂使用与原设计煤种相差较大的煤种，致使电厂机组的运行受到严重的威胁。近年来，发电厂的机组频频发生锅炉灭火、结渣、受热面超温爆管等事故，除了设备自身问题外，与锅炉所用煤种不符合原设计要求有很大关系。本文将从煤质化验以及煤质的变化这两个角度对发电的影响进行论述。
煤质化验对保证电厂正常的运行有着至关重要的意义，发电机组对煤的质量有严格的标准，并不是所有煤都适合发电，发电机组不同，煤质也不同，这就需要做好煤质的化验工作，对煤的挥发分、灰分、发热量、水分、含硫量等指标进行分析，确保机组的正常运行。
2.1 挥发分测定对发电的影响
挥发分是煤在加热过程中析出的可燃性气体。挥发分被认为是判定煤炭种类及煤质好坏的首要指标，根据挥发分的大小，一般将电厂用煤分为：无烟煤、烟煤、褐煤三种，挥发分含量越高，着火越容易。但是，并不是挥发分含量越高越好，而是要根据锅炉的设计要求，准确的测定煤的挥发分以评价煤质好坏，使用按原设计的挥发分煤种或相近的煤种，以保证锅炉的正常运行。
2.2 灰分测定对发电的影响
煤的灰分是指煤完全燃烧以及煤中无机物在815·0℃下发生分解、复合反应后剩余的残渣。灰分含量越高，对热能的消耗越大。高灰分的煤会推迟着火点，使燃烧温度下降，降低煤燃烧时的稳定性以及燃尽度，从而使燃烧不完全，严重时会引起灭火、打炮等影响机组的安全运行。燃煤的灰分含量越高，炉膛受热面的沾污和磨损越严重，同时会造成过热器超温对机组造成威胁。由于燃煤中灰分的比重约为可燃物质比重的2倍。灰分含量越高，原煤及煤粉重量越大；煤粉粒度越大，灰分含量越高，可燃组分越低，这会影响到煤粉的完全燃烧，因此，准确测定煤质的灰分对选择合适的煤质以增加煤质的利用率，保护发电机组的正常运行有着不可替代的作用。
2.3 发热量测定对发电的影响
火力发电主要是将燃料燃烧所产生的热能通过一系列转换变成电能。测定锅炉的发热量可以计算出炉膛的热负荷，选择磨煤机的容量以及发电供电的煤耗率(判断电厂经济价值的主要参数)，同时，发热量也可作为煤计价的主要参数；煤的发热量越高，经济价值就越大，利用煤的发热量可计算煤在燃烧、汽化时的煤耗量、热平衡和热效率，从而判断是否需要改进操作条件和工艺流程，以期热能能被利用最大化。同时，依据煤的发热量能大概算出锅炉燃烧的理论容气量、烟气量及理论燃烧温度；另外，发热量可作为煤所有特性的综合指标，对于煤质的研究和分类有重要的意义。
2.4 水分测定对发电的影响
煤中的水分可分为内在水分和表面水分，它的存在不仅会降低发热量，同时，由于蒸发等消耗热能使炉温降低，造成煤粉着火困难，增加排烟量影响正常的供煤。当水分含量大于5%时，就会影响机组的运行，而水分含量大于12%时，就会对发电机组产生严重的安全隐患。煤的水分含量低、燃烧完全，发热量高；反之，则不然。因此，水分是评价是计算煤炭质量的重要依据，它直接影响着入场煤的数量和发电机组的安全运行，因给与足够的重视。
2.5 含硫量测定对发电的影响
煤中的硫包括有机硫和无机硫两种，另外，少数煤中还含有单质硫。硫被认为是煤中的有害元素之一，煤在燃烧过程中会生成二氧化硫。二氧化硫不仅能形成酸雨，污染环境，它还可腐蚀设备，导致锅炉管道爆裂，水冷壁泄露，锅炉熄火，增加电厂设备的维修更新费用。有些硫铁矿含量较多的煤，在氧化后放出热量，由于散热不及时，会导致煤堆温度升高而引起自燃，给电厂带来不必要的经济损失。因此，含硫量的测定对于选择发电用煤的品种非常必要。
3 煤质变化对火力发电的影响
目前，由于煤炭市场供应不足，破坏了电煤资源的供需平衡，适合锅炉使用的煤种购买不足，导致电煤质量下降，入炉煤质与原设计相差较大，影响了火电厂机组的正常运行。这些问题主要包括机组燃烧稳定性下降、锅炉使用率降低、电厂用电、用煤的增加，以及设备磨损导致维修费用的增加等。
3.1 煤质主要指标变化对火力发电的影响
煤质主要指标由挥发份、灰分、水分、发热量等构成。煤粉颗粒中的挥发分含量越大，煤粉燃烧越完全；另外，煤中挥发分的析出可增大煤颗粒间隙和燃烧反应的表面积，从而使煤燃烧完全。而挥发分含量过低会使煤粉着火困难，降低燃烧的稳定性，且易造成末级过热器、再热器超温甚至爆管。同时，升高锅炉尾部排烟温度，增大了排烟损失。
煤粉中灰分含量越大，会使煤粉颗粒的可磨性显著下降，
在同样给煤量情况下，会导致煤粉颗粒硬度和浓度的增加，造成磨煤机、送煤管道严重漏煤；锅炉受热面爆管频发；引风机叶轮转动不平衡，对机组安全运行及使用寿命造成严重影响。
煤中水分不能燃烧且能吸收炉内热量，一般状态下蒸发1 kg的水分，大约需要吸收2510 kJ的热量， 这将导致炉内温度下降，煤粉着火困难，锅炉利用率下降。另外，煤中水分增加会加大排烟量，增加了热能损失和引风机的电能消耗。煤质水分含量高，会促使烟气中的硫化物形成硫酸蒸汽和硫酸液滴，锅炉尾部受热面易被堵灰和腐蚀，另外，会造成磨煤困难，增加电厂用电能耗。
煤的发热量是锅炉设计的一个重要指标，根据发热量数值的高低也可判断煤的品质。假如入炉煤的发热量低于原设计，炉内温度必然低于理论值，这就不利于煤粉的着火和完全燃烧，同时增加了排烟损失，降低了发热效率。当发热量降至一定数值，将引起燃烧不稳甚至灭火，需要加入助燃剂以保证机组的稳定。当煤发热量降低，而用煤量又不增加，会导致蒸汽参数及蒸发量的下降，但是增加了用煤量，又会升高过热汽和炉膛排烟的温度。为了降低锅炉温度，增加降温水量，又会使省煤器沸腾。反之，如果煤的发热量高于原设计，炉温必然升高，煤灰会发生软化、熔融，造成炉内结渣影响到锅炉机组的使用。
3.2 煤质变化对锅炉运行的影响
通常情况下，锅炉应使用与设计煤种相同或接近的煤种，以确保锅炉燃烧稳定性及正常运行。当锅炉的用煤质量难以保证，且煤种超出原设计和校准的使用范围时，将影响锅炉的运行调整，增加锅炉的烟温偏差，也可能导致过热器管局部超温。在对一些电厂发生过热器爆管进行分析鉴定后发现，除管材本身温度余量偏小会造成管材发生恶化外，煤质变差是导致管材性能恶化的主要原因。
4 结论
由于火电厂是以煤为主要生产原料，因此，其质量的好坏直接影响着火电厂的安全稳定生产和经济效益。为此：(1)发电企业应根据锅炉设计的要求，选择适合的煤种。(2)确定入炉煤煤质控制指标。煤质对燃煤电厂安全经济性至关重要，必须制定合适的指标保证安全、经济运行。(3)发电企业应加快煤质的在线快速检测建设，为发电机组的安全运行提供及时准确的依据。(4)企业应加强对煤质化验人员的培训，提高工作人员化验能力，以便及时对锅炉、运输电厂成本、系统等设备进行调整，确保电厂机组的正常运行，提高电厂经济效益。
参考文献：
[1] 刘瑛.煤种煤质变化对电厂安全经济运行的影响及对策[J].攀枝花科技与信息,2008,33(4):42-48.
[2] 李保兰,梁娜.煤中全硫份的测定方法的讨论[J].科技论坛,2011(18):324-328.
[3] 张锷,田亮,付恩狄,等.煤质劣化对锅炉热量分配影响的机理分析[J].华北电力大学学报,2010,37(4):67-71.
[4] 孙凡.煤质分析与化验中煤的全水分测定[J].山东煤炭科技,2011(2):175-176.
[5] 郭向佳.煤质对火力发电厂的影响[J].民营科技,2011(12):180.