煤中含硫量對火力發(fā)電廠生產(chǎn)的影響

郭紅梅?韓鳳麗

摘 要：就電力用煤而言，硫分是一種極有害的雜質(zhì)，煤中硫的燃燒產(chǎn)物對大氣的污染；三氧化硫?qū)﹀仩t高、低溫受熱面的腐蝕；煤中含硫加速磨煤機(jī)部件及輸煤管道的腐蝕，尤其是含黃鐵礦多的煤更為嚴(yán)重；煤中含硫量增高將會(huì)增大煤的自燃傾向；煤中含硫量的增加，使鍋爐易產(chǎn)生結(jié)渣或加劇其結(jié)渣的嚴(yán)重程度。電廠作為商品煤的用戶，需要對特定的煤種加強(qiáng)管理，采取措施，將煤中硫的危害降至最低程度。

關(guān)鍵詞：煤；含硫量；影響；鍋爐；腐蝕；結(jié)渣；自燃

自然界不存在不含硫的煤，煤中硫按其存在形態(tài)劃分，可分為無機(jī)硫和有機(jī)硫兩大類；如按燃燒特性劃分，則可分為可燃硫和不可燃硫兩大類。煤中一切有機(jī)硫化物、無機(jī)硫化物、元素硫均為可燃硫，煤燃燒后殘存于灰中的硫則以硫酸鹽形式存在。這其中大部分為有機(jī)與無機(jī)硫化物燃燒后被灰吸收和固定下來新生成的硫酸鹽，另有少量天然硫酸鹽。

在煤中，可燃硫通常構(gòu)成全硫的主體，由于可燃硫主要為黃鐵礦硫、有機(jī)硫，它在鍋爐中燃燒，主要產(chǎn)生二氧化硫，并伴有少量三氧化硫，煤中全硫含量越高，可燃硫所占比例一般也越大。我廠燃用的白音華煤炭，可燃硫占全硫含量的80%以上，它是造成對電力生產(chǎn)危害的主要有害物。煤中不可燃硫主要為硫酸鹽硫，它一般存在于粉煤灰及爐渣中，灰渣中硫酸鹽含量將影響其綜合利用價(jià)值，其含量越高，利用價(jià)值越低。

就電力用煤而言，硫分是一種極有害的雜質(zhì)，硫的燃燒產(chǎn)物對大氣的污染、三氧化硫?qū)﹀仩t受熱面的腐蝕、煤中硫?qū)﹀仩t結(jié)渣的影響、煤中硫含量的增大將會(huì)增加煤的自燃，故對煤中含硫量的監(jiān)測各電廠都十分重視。

1.煤中硫的燃燒產(chǎn)物對大氣的污染

煤中硫在鍋爐的燃燒，其主要燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，煤中每含1%的硫，則鍋爐中二氧化硫的含量為0.05%，同時(shí)伴有少量三氧化硫產(chǎn)物，其濃度相當(dāng)于二氧化硫濃度的1%-2%。煤中硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的比率隨著硫在煤中存在的形態(tài)、燃燒設(shè)備及運(yùn)行工況而異。而排放到大氣中的二氧化硫的含量還與電廠的除塵設(shè)備有關(guān)。根據(jù)煤的耗量及其中含硫量，就不難估算出一個(gè)電廠的日二氧化硫排放量。我廠分為A、B兩廠，其中B廠為2臺(tái)135兆瓦抽汽凝汽式供熱汽輪發(fā)電機(jī)組以及2×440噸/時(shí)超高壓再熱循環(huán)流化床鍋爐。日耗煤量平均每天燃用的褐煤為4800t，煤中全硫含量為0.6%，可燃硫占全硫的80%，則該電廠日燃用煤中的硫?yàn)?800×0.006=28.8（t），由于可燃硫占的80%，故每天產(chǎn)生的SO2量為28.8×80%×2=46.08（t）（硫與SO2質(zhì)量比為1：2），如一年鍋爐運(yùn)行5500小時(shí)計(jì)，則每年該電廠排放的SO2量達(dá)46.08÷24×5500=10560（t）?，F(xiàn)每排放1噸二氧化硫收取排放費(fèi)是1260元，則每年應(yīng)付二氧化硫排放費(fèi)應(yīng)為1330萬元。而目前該電廠通過采用高煙囪排放、高效靜電除塵器以及投入4.4噸/小時(shí)的石灰石作為脫硫劑來降低二氧化硫的排放濃度，最終排放到大氣中二氧化硫的量為5158噸，則每年實(shí)際支付給環(huán)保部門的二氧化硫的排放費(fèi)為650萬元。

二氧化硫是一種無色有刺激臭味的氣體。大氣中二氧化硫在低濃度時(shí)，一般不會(huì)造成人的急性中毒，但在某些不利氣象條件下，可能會(huì)發(fā)生急性中毒，大氣中二氧化硫與飄塵結(jié)合而發(fā)生協(xié)同作用則危害更大。飄塵中多為重金屬及其氧化物微粒，能對二氧化硫起催化作用加速轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸颍c濕氣結(jié)合后形成硫酸霧，對眼及呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，同時(shí)對金屬及農(nóng)作物有著嚴(yán)重的腐蝕與傷害作用。大氣中二氧化硫存在而形成酸雨，其PH值一般在2-6之間。酸雨是當(dāng)前對環(huán)境最為嚴(yán)重的威脅之一，它對生態(tài)系統(tǒng)的破壞力極其巨大，因此，國家環(huán)保部門對SO2排放量都有嚴(yán)格控制。

2.鍋爐燃用高硫煤對火力發(fā)電廠產(chǎn)生下列不良后果

（1）引起鍋爐、高低溫受熱面的腐蝕，特別是高、低段空氣預(yù)熱器往往運(yùn)行不到一年就發(fā)現(xiàn)有腐蝕穿孔且伴隨堵灰的現(xiàn)象。煤中硫燃燒后，SO2和SO3它們與煙氣中的水蒸氣亞硫酸和硫酸當(dāng)遇到低于露點(diǎn)溫度和金屬壁表面時(shí)，亞硫酸（H2SO2）和硫酸（H2SO4），特別是硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在上面對金屬起腐蝕作用，硫酸開始凝結(jié)的溫度稱為露點(diǎn)。當(dāng)煤中含硫量增高，露點(diǎn)溫度則升高，煙氣中的SO3增多，這樣就加劇鍋爐尾部受熱面，主要是低溫度空氣預(yù)熱器的堵灰和腐蝕，從而導(dǎo)致排煙損失增加，熱效率下降發(fā)電成本增加。對于煤粉爐來說，煤的折算硫?yàn)樾∮?.25%時(shí)，鍋爐尾部受熱面不會(huì)產(chǎn)生明顯的堵灰和腐蝕，當(dāng)折算率硫?yàn)榇笥?.5%時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，造成空氣預(yù)熱器堵灰、腐蝕、漏風(fēng)，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行

（2）加速煤機(jī)部件及輸煤管道的磨損，尤其是含黃鐵礦多的煤更為嚴(yán)重。制粉系統(tǒng)磨損厲害，表明煤中黃鐵礦較多，煤中黃鐵礦、石英等硬度很高，它們是產(chǎn)生金屬磨損的主要原因，（黃鐵礦的莫氏硬度為6—6.5，石英為7），磨損指數(shù)AI與煤中可燃硫、灰中氧化鐵含量成正比相關(guān)性。

（3）煤中硫?qū)﹀仩t結(jié)渣的影響，對于同一煤源來說，其煤灰成灰相對波動(dòng)較小，則煤中含硫量的增加，將導(dǎo)致煤灰熔融性溫度的下降，使鍋爐易產(chǎn)生結(jié)渣或加劇其結(jié)渣的嚴(yán)重程度。

鍋爐結(jié)渣指數(shù)Rs=堿性氧化物/酸性氧化物×St，d

當(dāng)煤的灰分一定時(shí)，結(jié)渣指數(shù)Rs取決于煤中含硫量的高低。

3.煤中含硫量高將會(huì)促進(jìn)煤的氧化自燃

電廠煤普遍用露天煤場存煤。由于在貯存過程中與空氣長時(shí)間接觸，將發(fā)生緩慢氧化現(xiàn)象，這種氧化現(xiàn)象會(huì)隨著溫度升高而急劇加快導(dǎo)致自然。煤中可燃硫含量高，一般是煤中含黃鐵礦硫較多，在貯存過程中可燃硫易產(chǎn)生SO2，遇水生成稀硫酸，并伴隨著放熱反應(yīng)，致使煤堆局部溫度升高，從而加速了煤堆的氧化自燃。

赤峰熱電廠總裝機(jī)容量為34.6萬千瓦，年耗煤量200萬噸左右，因?yàn)榧竟?jié)的不同，日最大耗煤量在3000-8000噸不等，為保證鍋爐的正常燃煤供應(yīng)，目前設(shè)有三個(gè)儲(chǔ)煤場，其中兩個(gè)為常用煤場，即西煤場和四期煤場，分別負(fù)責(zé)A、B兩廠的燃煤供應(yīng)；一個(gè)專為儲(chǔ)煤場，即東煤場，也是一個(gè)中轉(zhuǎn)煤場。由于赤峰熱電廠燃用的主要是白音華生產(chǎn)的煤炭，而白音華煤為典型的褐煤，變質(zhì)程度較低，煤質(zhì)較軟，全水分較大，揮發(fā)分較高，含硫量不穩(wěn)定，是極易發(fā)生自燃的煤種，我廠為了減少煤的儲(chǔ)存損失，一是對露天煤場大部分進(jìn)行了上方加蓋即防雨棚，使整個(gè)儲(chǔ)煤場變成了干煤棚；二是燒舊存新。在燃煤量比較大時(shí)替換比較頻繁；三是組堆壓實(shí)，堆存放3天；四是及時(shí)測溫等相應(yīng)措施。幾年來通過我們的不懈努力，大大降低了煤場的儲(chǔ)損率，從2009年以后我廠的煤場儲(chǔ)損率不足0.1%，另外我廠的入廠與入爐煤的熱值差未再超過200千焦/千克，從而降低了燃料入爐成本，提高了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

總之，煤中硫?qū)﹄娏ιa(chǎn)的危害是多方面的，而最根本的途徑是燃用低硫煤，但由于低硫煤有限，所以加強(qiáng)潔凈煤的研究，降低商品煤的含硫量，加強(qiáng)煤質(zhì)管理，采取各種措施，以防止煤粉自燃減少入爐煤中的含硫量，加強(qiáng)對煙氣脫硫技術(shù)的研究，有效降低二氧化硫?qū)Υ髿獾呐欧?，以提高環(huán)境質(zhì)量，從而將煤中的硫的危害降至最低程度。

參考文獻(xiàn)

1電力用煤采制化標(biāo)準(zhǔn)

2電力用煤技術(shù)問答

3 GB/T483 煤炭分析實(shí)驗(yàn)方法一般規(guī)定

作者簡介

郭紅梅（1969-），女，內(nèi)蒙古赤峰市，技師，中專。

韓鳳麗（1967-），女，內(nèi)蒙古赤峰市，技師，大專。