煤質(zhì)變化對燃料運行的影響

李文文 ，解 堃 ，關(guān)祥艾 ，劉 倩 ，于小翠

1.山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊，山東 泰安 271000

2.山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊，山東 泰安 271000

1 煤質(zhì)變化對燃料系統(tǒng)的影響

根據(jù)煤的碳化程度不同，煤可分為無煙煤、煙煤、褐煤、煤泥等煤種，某廠接觸的煤種主要為煙煤和褐煤兩種。煤質(zhì)的變化主要表現(xiàn)在煤的發(fā)熱量、灰分、水分、含矸率、揮發(fā)份等方面。不同的煤種，都有不同的特性。同一煤種，其煤質(zhì)也大不一樣。煤種變化和煤質(zhì)變化不是同一個概念。一般情況下煤種的變化必然會引起煤質(zhì)的變化，但煤質(zhì)的變化卻不一定是岡煤種的變化所致。從煤質(zhì)變化總的概念出發(fā)，煤種變化只作為煤質(zhì)變化的影響因素之一[1]。

由于受煤炭市場等諸多因素影響，來煤發(fā)生了非常大的變化，煤種雜、煤質(zhì)差。目前來煤種主要可劃分為低熱值煤、中熱值煤和高熱值煤。低熱值煤主要以褐煤為主，熱值在3000～3300大卡之間，揮發(fā)份在32%～34%之間，全水分3l%左右。中熱值煤以鐵法、西烏為代表，輔以部分遼寧地方煤、吉林地方煤，一般熱值都在3600大卡～4200大卡之間，揮發(fā)份在23.26%左右。高熱值煤以黑龍江煤為主，輔以部分撫順礦務局煤，熱值在4500～5500大卡之間，揮發(fā)份在26.28%左右。

煤質(zhì)變化的主要原因是受煤炭市場制約，煤炭價格漲幅較大，發(fā)電成本劇增，生產(chǎn)經(jīng)營困難，企業(yè)生存與發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。為了保證完成發(fā)電量和利潤指標，降低生產(chǎn)成本，確保企業(yè)的生存與發(fā)展，被迫對燃煤結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。燃煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整導致煤質(zhì)發(fā)生較大變化，燃料系統(tǒng)負責供給鍋爐安全穩(wěn)定運行所需的燃煤，爐前煤的化驗指標必須保證達到入爐指標，滿足機組發(fā)電負荷要求。由此，煤質(zhì)的變化對輸煤運行工作造成較大影響，為保證完成機組發(fā)電量，確保輸煤系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)，對燃料運行工作提出更高要求。煤質(zhì)變化對火力發(fā)電廠的燃料系統(tǒng)影響主要表現(xiàn)在煤的發(fā)熱量、灰分、水分等衡量煤質(zhì)的特性指標上[2]。

1.1 發(fā)熱量的變化對燃料系統(tǒng)的影響

煤的發(fā)熱量是評價動力用煤攝重要的指標之一。對于煤質(zhì)下降幅度較大的電廠，常常會因為燃煤量的增加，使輸煤系統(tǒng)負擔過重，導致設(shè)備的健康水平下降，故障增多，迫使鍋爐減負荷運行，甚至停爐。

由于上煤量的增加，延長了輸煤設(shè)備的運行時間，從而無形之中加大了輸煤運行人員的工作量，長時間在高噪音環(huán)境下工作，人的神經(jīng)極易出現(xiàn)麻痹現(xiàn)象，這樣就增加了不安全的因素，降低了輸煤運行工作的安全系數(shù)。

1.2 煤中灰分的變化對燃料系統(tǒng)的影響

煤的灰分大小是衡量煤質(zhì)好壞的重要標志。煤的質(zhì)量級別是根據(jù)煤的灰分多少制定的。對工業(yè)用煤來說，灰分是無益的成分，它給運輸增加了無效的負擔，也增加了輸煤系統(tǒng)的負擔。煤的灰分越高，固定碳就越少，煤的發(fā)熱量也就越低。根據(jù)經(jīng)驗推算，煤的灰分每增加l%，其發(fā)熱量減少約50大卡～90大卡，煤的灰分增加，由于灰分的比重大約是可燃物比重的兩倍，輸送同容積的煤量，會使輸煤設(shè)備超負荷運行，造成輸煤系統(tǒng)設(shè)備磨損的增加。

灰分較大的煤種，一般都是質(zhì)地堅硬，破碎困難。長時間使用這樣的煤種對碎煤機的輪錘和落煤管等設(shè)備有破壞性的磨損。加大輸煤系統(tǒng)設(shè)備檢修維護工作量，嚴重時造成設(shè)備維護困難。

1.3 煤中水分的變化對燃料系統(tǒng)的影響

由于煤的水分大，煤粘，經(jīng)常堵煤，加大了運行人員的工作量。煤中水分過大，在輸煤的過程中，會產(chǎn)生自流，嚴重時，斜坡段運行皮帶上的煤會發(fā)生倒流現(xiàn)象，煤倒流至皮帶輸送機的尾部，將尾輪埋住，造成無法供煤，影響安全生產(chǎn)。

煤中的水分大，在寒冷的冬季，會使來煤和儲煤場存煤凍結(jié)，影響煤車接卸和供煤工作。凍塊多的時候，落煤管中極易卡大塊，造成堵煤。尤其對煤場供煤設(shè)備影響最大如斗輪機，由于煤場存煤凍結(jié)后，斗輪吃煤阻力增大，極易發(fā)生超負荷運行，造成設(shè)備損壞現(xiàn)象。

煤中的水分很小，煤的粉塵很大，接卸煤車和儲供煤過程中，煤在運行中受外力作用，煤粉飛揚，造成環(huán)境嚴重污染，影響環(huán)境衛(wèi)生，更重要的是直接危及運行人員的身體健康。

1.4 煤的揮發(fā)份和含硫量對燃料系統(tǒng)的影響

揮發(fā)份和含硫量對輸煤系統(tǒng)沒有明顯的影響。但是，因為揮發(fā)份高的煤種，燃點較低，硫的燃點也低，容易自然。揮發(fā)份和含硫量增大時，掉到皮帶下方的積煤和積粉很容易自燃，造成設(shè)備燒毀。總之，煤質(zhì)的變化愈大，導致的后果愈嚴重。

2 采取的應對措施

煤炭市場供應緊張，煤炭漲價，對火力發(fā)電廠造成巨大沖擊?；鹆Πl(fā)電廠為了企業(yè)的生存與發(fā)展，必須適應市場變化，根據(jù)企業(yè)的自身情況，及時對燃煤結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。燃煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整帶來煤質(zhì)變化，針對煤質(zhì)變化對燃料系統(tǒng)造成的影響，應認真分析產(chǎn)生的原因，在實際運行工作中，積極試驗摸索，制定相應的、切實可行的應對措施，最大限度降低影響程度，供給鍋爐合格的燃煤。

1）根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電負荷曲線，確定入爐煤指標，對燃煤結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，來煤的整體指標盡量保證符合入爐煤指標，確保機組發(fā)電負荷要求；

2）加強對燃煤結(jié)構(gòu)進行分析工作，掌握各煤種的具體指標，不斷試驗摸索各種混配煤方案，制定切實可行的混配煤方案，降低部分煤質(zhì)變化(如發(fā)熱量、水分、灰分等)對燃料運行工作的影響；

3）采取大比例混配摻燒低熱值煤(褐煤)的措施。通過試驗，摸索出切實可行的混配煤方案。

（1）低谷時段(單機負荷22萬kW～25萬kW)，高熱值煤200以下，中熱值煤30%～40%，低熱值煤40%～50%；（2）腰荷時段(單機負荷25萬kW～28萬kW)，高熱值煤20%～30%，，中熱值煤30%～40%，低熱值煤30%～40%；（3）尖峰時段(單機負荷32萬千瓦以上)，高熱值煤30%～40%，中熱值煤40%～50%，低熱值煤20%以下。

通過幾年來生產(chǎn)實踐，實施混配煤方案，加強混配煤工作，一方面，能夠保證機組發(fā)電負荷要求，降低發(fā)電成本。另一方面，便于克服煤質(zhì)變化對輸煤系統(tǒng)的影響，保證輸煤系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

4）某廠兩臺350mW機組原設(shè)計為燃用低位發(fā)熱量為4360大卡的煤質(zhì)，每小時耗煤約327.6t，選用每小時600t的雙網(wǎng)路輸煤皮帶系統(tǒng)，每天輸煤皮帶系統(tǒng)運行時間13.14h。由于煤質(zhì)的發(fā)熱量降低，通過采取混配煤措施，燃煤量增加，每小時耗煤約360t，每天輸煤皮帶系統(tǒng)運行時問14h～15h。通過采取混配煤措施，最大限度地減少煤質(zhì)發(fā)熱量降低對燃料運行工作的影響，減輕輸煤系統(tǒng)的負擔，避免輸煤系統(tǒng)負擔過重，導致設(shè)備的健康水平下降，故障增多，威脅機組的安全穩(wěn)定運行；

5）對灰分大的煤種，要與灰分小的煤種區(qū)分開，以一定比例進行混配，盡量避免灰分大的煤種單獨供煤，減少灰分變化對輸煤系統(tǒng)的影響；

6）燃料運行工作中，必須關(guān)注煤中的水分變化對輸煤系統(tǒng)的影響。來煤中水分大時，可以與水分小的煤進行混配，降低供煤中的水分，也可以采取儲煤場存放，以便于煤中水分蒸發(fā)。同時雨季中，做好存煤的防汛工作。冬季前，將儲煤場內(nèi)水分大的存煤供盡，防止發(fā)生凍結(jié)。對于水分小豹煤，可以適當注水，減少輸煤運行中的粉塵，保護輸煤運行人員的身體健康；

7）對于某廠350mW機組來說，由于受磨煤機干燥出力限制，混配煤中水分作為一項重要指標進行考慮。機組原設(shè)計燃用水分10.8%的煤質(zhì)，采取大比例混配褐煤的措施，機組單位時間耗煤量增加，磨煤機單位時間供煤量增大。如果混配煤水分過大，超過磨煤機干燥出力允許值，一方面向鍋爐供煤量不足，迫使鍋爐減負荷運行，另一方面磨煤機出口溫度低于60℃，極易造成磨煤機內(nèi)部煤粉沉積，嚴重時造成煤粉爆燃，威脅人身和設(shè)備安全。通過幾年的生產(chǎn)實踐，根據(jù)機組負荷曲線下的耗煤量和磨煤機干燥出力，確定入爐煤的水分指標，保證機組的發(fā)電負荷和制粉系統(tǒng)的安全。實際混配煤工作中，均衡考慮混配煤種的全水分，低谷時段（單機負荷22萬kW～25萬kW）混配煤水分指標控制在17%左右，腰荷時段（單機負荷25.28萬千瓦）混配煤水分指標控制在15%左右，尖峰時段（單機負荷32萬kW以上）混配煤水分指標控制在10%～13%；

8）加強儲煤場管理，對不同的煤種盡量采取按質(zhì)分別堆放，根據(jù)需要，在不同時期燃用不同的煤種，或按不同的比例混配使用。

3 結(jié)論

隨著煤炭供應的日趨緊張，煤質(zhì)隨時都會發(fā)生很大的變化，摸索研究不同煤種混配方案適應公司現(xiàn)有型號的鍋爐。最大限度降低煤質(zhì)變化對燃料運行工作帶來的不利影響，確保發(fā)電工作安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定順利的進行，以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，使企業(yè)在市場經(jīng)濟的發(fā)展中永遠立于不敗之地，是目前發(fā)電企業(yè)探索和必須掌握的重要一項。

[1]賀學志，王春昌.低NOx燃燒器的煤質(zhì)適應性研究[J].熱力發(fā)電，2003，32(8).

[2]左志雄，唐必光.煤質(zhì)燃燒特性與爐膛性能關(guān)系研究[J].華中電力，2003，16(3).