試論煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)對(duì)于火力發(fā)電廠的重要性

摘 要：火力發(fā)電廠究其功能實(shí)質(zhì)而言就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的工作站，火力發(fā)電的原理是將燃料中蘊(yùn)含的化學(xué)能經(jīng)過燃燒轉(zhuǎn)換為熱能，然后將熱能轉(zhuǎn)換為發(fā)電設(shè)備的機(jī)械能，最終轉(zhuǎn)換輸出電能。由于我國能源結(jié)構(gòu)“富煤、少氣、缺油”，火力發(fā)電占據(jù)超過70%的比例，而燃煤則是火力發(fā)電廠的主要燃料，并且燃煤成本占到火力發(fā)電廠總成本的七成以上，因此燃煤的質(zhì)量和品質(zhì)直接關(guān)系到火力發(fā)電廠生產(chǎn)工作的安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保水平。為了提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保水平，必須做好節(jié)煤、配煤工作，不同種類燃煤在相應(yīng)類型的鍋爐中燃燒，否則將會(huì)造成嚴(yán)重后果，因此必須做好煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)工作。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)化驗(yàn) 發(fā)熱量 揮發(fā)分 灰分 水分 含硫量

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0111-01

火力發(fā)電廠對(duì)燃煤有明確的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)要求，并非任何種類的燃煤都可以用于火力發(fā)電，而且鍋爐類型及燃燒方式的不同也對(duì)燃煤質(zhì)量有不同的要求，只有煤質(zhì)與鍋爐類型及燃燒方式相適應(yīng)時(shí)，才能達(dá)到最佳的燃燒效率。因此必須嚴(yán)格控制發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、水分以及含硫量等指標(biāo)在特定范圍內(nèi)，如果燃煤發(fā)熱量低、揮發(fā)分低、灰分高、水分高、含硫量高等，則容易造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定乃至熄火，大面積結(jié)焦，磨損腐蝕加劇，產(chǎn)生熱力系統(tǒng)故障，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組出力降低甚至設(shè)備停機(jī)。而上述燃煤質(zhì)量指標(biāo)的化驗(yàn)鑒定都必須經(jīng)過煤質(zhì)化驗(yàn)分析工作，這要求煤質(zhì)化驗(yàn)人員要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，運(yùn)用物理和化學(xué)方法對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行化驗(yàn)分析，得出準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)來指導(dǎo)生產(chǎn)，并對(duì)鍋爐燃燒過程及理論做深入研究。煤質(zhì)化驗(yàn)指標(biāo)主要包括：（1）發(fā)熱量；（2）揮發(fā)分；（3）灰分；（4）水分；（5）含硫量[1～2]。

1 燃煤指標(biāo)對(duì)火電廠影響及其化驗(yàn)重要性

1.1 發(fā)熱量

燃煤的發(fā)熱量是對(duì)煤炭進(jìn)行分類以及對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行分析的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了煤炭的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)發(fā)熱量也是煤炭熱力學(xué)和工藝計(jì)算的基礎(chǔ)，用來確定設(shè)備的類型和燃燒方式。如果燃煤的發(fā)熱量達(dá)不到鍋爐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值，則容易造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定、瞬間惡化，爐膛溫度過低，并導(dǎo)致火焰監(jiān)視系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，最后鍋爐滅火。

燃煤發(fā)熱量的測(cè)定方法是將定量分析試樣放置在充入過量氧氣的氧彈熱量計(jì)中燃燒，而通過相似條件下燃燒一定量的苯甲酸（基準(zhǔn)量熱物質(zhì)）來確定熱量計(jì)的熱容量。通過試樣燃燒前后熱系統(tǒng)的溫升并考慮點(diǎn)火熱等付加熱的因素得出彈筒發(fā)熱量。在煤質(zhì)發(fā)熱量檢測(cè)過程中注意步驟準(zhǔn)確和流程規(guī)范，才能有效確定燃煤發(fā)熱量，避免產(chǎn)生測(cè)量錯(cuò)誤造成發(fā)熱量計(jì)價(jià)和成本的升高。

1.2 揮發(fā)分

揮發(fā)分是指將煤樣與空氣隔絕，在 一定的溫度下加熱一定時(shí)間，從煤炭中有機(jī)物分解出來的液體和氣體的總和，燃煤揮發(fā)分是確定煤炭種類的首要指標(biāo)。一般來說，揮發(fā)分小于15%屬于無煙煤，揮發(fā)分大于15%屬于煙煤，揮發(fā)分大于30%屬于褐煤[3]。隨著揮發(fā)分的含量增加，在燃燒過程中就越容易發(fā)生劇烈的氧化作用，揮發(fā)分Vdaf應(yīng)大于22%，煤炭揮發(fā)分過小易導(dǎo)致燃燒不充分甚至滅火。而我廠設(shè)計(jì)Vdaf在25%左右，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)鍋爐尺寸和要求控制好煤炭揮發(fā)，避免使鍋爐運(yùn)行不暢，保證火力發(fā)電廠能夠平穩(wěn)運(yùn)行。

1.3 灰分

燃煤的灰分指的是煤炭充分燃燒后，并且煤炭中含有的無機(jī)礦物質(zhì)在規(guī)定的溫度（815±10）℃下產(chǎn)生一系列分解和化合反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?。煤炭在燃燒過程中，礦物質(zhì)影響煤炭的反應(yīng)性，降低煤的熱值，延緩著火性能?；曳衷诿禾咳紵龝r(shí)不僅不放熱，而且還會(huì)帶走熱量，因此隨著燃煤灰分的增加，燃煤的發(fā)熱效果變差，導(dǎo)致煤炭的燃燒效率降低，飛灰增大，而且灰沉積之后會(huì)增加傳熱阻力，清除灰分的勞動(dòng)強(qiáng)度增加，設(shè)備的磨損也增加。增加霧霾天氣出現(xiàn)的的可能性。

灰分的測(cè)定方法是取一定量的燃煤試樣放入馬弗爐中，按規(guī)定的速度加熱到（815±10） ℃，灰化灼燒到質(zhì)量不變時(shí)殘留物質(zhì)量占燃煤試樣質(zhì)量的百分比值。

1.4 水分

燃煤的水分包括表面水分和內(nèi)在水分，表面水分以游離的狀態(tài)存在于煤炭的外層和內(nèi)部縫隙中，內(nèi)在水分則是煤炭的一部分，位于煤炭內(nèi)部的毛細(xì)血管中，亦即固有水分。煤炭中的水分是煤炭在生產(chǎn)流通過程中的一個(gè)計(jì)價(jià)因素，也是評(píng)判煤炭等級(jí)的重要影響因素，一般煤炭的供應(yīng)合同中規(guī)定了煤炭中水分含量的最大值。水分會(huì)阻礙煤炭的正常燃燒，降低煤炭的發(fā)熱水平，并增大蒸發(fā)作用使得煤炭燃燒熱量損失，降低爐溫，從而導(dǎo)致煤粉無法正常燃燒。當(dāng)煤炭中水分含量大于等于10%時(shí)，水分含量每增加一個(gè)百分點(diǎn)，鍋爐的熱效率就會(huì)降低0.07%[4]。燃煤中水分含量不但影響煤炭質(zhì)量，而且水分含量高也導(dǎo)致煤炭無效部分質(zhì)量增加，從而導(dǎo)致火力發(fā)電廠進(jìn)貨時(shí)蒙受巨大損失，因此對(duì)煤炭中水分含量的檢測(cè)顯得異常重要。

煤炭中水分含量測(cè)定方法采用“加熱失重法”，即將一定量的燃煤試樣在一定條件下加熱，使其含有的水分蒸發(fā)，測(cè)得燃煤試樣在加熱前后的差值即為煤炭中的水分含量，并因此計(jì)算出煤炭的水分。

1.5 含硫量

硫元素是燃煤的組成成分之一，是燃煤中的有害元素，硫元素在煤炭的燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生有毒氣體如SO2、SO3和H2S等。燃煤中的含硫量過高，產(chǎn)生的酸性氣體會(huì)腐蝕鍋爐的水冷壁，如果結(jié)焦則易使鍋爐管爆裂漏水，水冷壁泄漏容易造成鍋爐熄火事故的發(fā)生。同時(shí)，燃燒產(chǎn)生的酸性氣體排放到大氣中會(huì)產(chǎn)生酸雨，嚴(yán)重破換自然環(huán)境，目前世界各國針對(duì)SO2排放制定的環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，因此燃煤中硫含量的測(cè)定同樣十分重要。

燃煤中硫含量的測(cè)定方法包括庫倫滴定法、艾氏重量法和高溫燃燒法，目前，火力發(fā)電廠中主要運(yùn)用庫倫滴定法來測(cè)定燃煤中的硫含量。

2 結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，未來能源市場(chǎng)對(duì)煤炭的需求量將越來越大。目前國內(nèi)許多地方經(jīng)常出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張和拉閘限電的情況，火力發(fā)電廠對(duì)電煤的需求居高不下，使得很多煤炭供應(yīng)商提供的煤炭質(zhì)量和數(shù)量無法保證，甚至有的以次充好。所以，對(duì)于火力發(fā)電廠來說必須嚴(yán)格做好煤質(zhì)化驗(yàn)工作，保證燃煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分以及灰分等指標(biāo)能夠達(dá)標(biāo)，確保入廠煤炭的質(zhì)量與價(jià)格相符合和發(fā)電廠的各項(xiàng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保水平，有效降低發(fā)電成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹長武.火力發(fā)電廠燃料試驗(yàn)方法及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2] 李青，高山，薛彥廷.火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3] 尤麗.煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)分析在火力電廠的重要性[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（17）：158.

[4] 張會(huì)娟.煤質(zhì)變化對(duì)火電廠經(jīng)濟(jì)性影響分析[J].華北電力技術(shù)，2009（8）：19-21，26.