煤泥晾曬對入廠煤與入爐煤熱值差的影響

趙維愚，周 彤

（1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2.中電投二道江發(fā)電公司，吉林 通化 134003）

隨著煤炭加工行業(yè)的快速發(fā)展，煤泥的產(chǎn)量明顯上升，很多發(fā)電企業(yè)已經(jīng)逐步開始實施煤泥摻燒，解決煤源緊張及燃料成本過高問題。入廠煤與入爐煤熱值差是電廠經(jīng)濟性評價的重要指標(biāo)，也是衡量電廠燃料管理水平高低的重要指標(biāo)。以下通過實驗，對煤泥晾曬后煤質(zhì)及煤價發(fā)生的變化及對入廠煤與入爐煤熱值差的影響進(jìn)行分析，找出在煤泥摻燒過程中入廠煤與入爐煤熱值差縮小的原因。

1 煤泥性質(zhì)

隨著煤炭開采技術(shù)和加工技術(shù)的提高，煤炭種類劃分也越來越細(xì)。原煤從主井提升上來，進(jìn)入洗煤廠，選出來成塊狀的，叫做塊煤，也被稱為精煤；還有當(dāng)中成顆粒狀的煤渣、小煤塊，就叫做中煤；最后沉到水底的煤灰、煤屑被稱為煤泥。煤泥中含有較多的黏土類礦物質(zhì)，加之水分含量較高，粒度較小，所以大多數(shù)煤泥黏性大，有的還具有一定的流動性。由于這些特性，導(dǎo)致了煤泥在鍋爐摻燒混配時容易發(fā)生堵煤、棚煤，給鍋爐的運行帶來諸多不穩(wěn)定因素，這成為煤泥摻燒過程中一個較為棘手的問題。為解決此問題，將煤泥放置在空地中進(jìn)行攤放、晾曬，達(dá)到一定的干燥狀態(tài)時入爐燃燒，既解決了現(xiàn)場煤倉粉倉堵煤及棚煤現(xiàn)象，又可以通過煤泥晾曬提升熱值，減少優(yōu)質(zhì)煤的采購，從而節(jié)約燃料成本。

煤泥晾曬后水分、質(zhì)量、發(fā)熱量發(fā)生變化，對煤泥的質(zhì)價及火力發(fā)電廠燃煤熱值差產(chǎn)生一定的影響，因此針對此問題開展相關(guān)試驗研究。煤泥一般按灰分及熱值的高低可分成3類：低灰煤泥干基灰分為20%～32%，低位熱值為12.50～20.00 MJ/kg；中灰煤泥干基灰分為30%～55%，低位熱值為8.40～12.50 MJ/kg；高灰煤泥干基灰分高于55%，低位熱值為3.50～6.30 MJ/kg。目前在通化地區(qū)最常采購到的都是中灰煤泥，因此整個試驗過程也以中灰煤泥作為主要研究對象。

2 試驗分析

對不同干基灰分的5 批次煤泥在試驗室進(jìn)行4～6天晾曬，分別對晾曬前后的煤泥進(jìn)行全水分、發(fā)熱量的測定及成本核算。

a.樣品1：質(zhì)量51.736kg（批煤干基灰分為35.53%），試驗結(jié)果及分析見表1。

通過表1分析結(jié)果可知：51.736kg煤泥晾曬4天后低位發(fā)熱量可上升4.88 MJ/kg，由于水分損失，質(zhì)量損耗達(dá)13.936kg，質(zhì)量損失率26.94%。按照該區(qū)域煤炭價格，晾曬后可節(jié)約成本26.98元/t，但最經(jīng)濟的是晾曬至第3天全水分為8.0%，可節(jié)約燃煤成本28.60元/t。

b.樣品2：質(zhì)量52.150kg（批煤干基灰分為39.80%），試驗結(jié)果及分析見表2。

通過表2分析結(jié)果可知：52.150kg煤泥晾曬5天后低位發(fā)熱量可上升4.96 MJ/kg，由于水分損失，質(zhì)量損耗達(dá)11.529kg，質(zhì)量損失率22.11%。按照該區(qū)域煤炭價格，晾曬后可節(jié)約成本68.19元/t，但最經(jīng)濟的是晾曬至第3天全水分為5.2%，可節(jié)約成本98.26元/t。

c.樣品3：質(zhì)量54.650kg（批煤干基灰分為43.13%），試驗結(jié)果及分析見表3。

表1 樣品1試驗結(jié)果及分析

表2 樣品2試驗結(jié)果及分析

表3 樣品3試驗結(jié)果及分析

通過表3分析結(jié)果可知：54.650kg煤泥晾曬5天后低位發(fā)熱量可上升4.55 MJ/kg，由于水分損失，質(zhì)量損耗達(dá)11.723kg，質(zhì)量損失率21.45%。按照該區(qū)域煤炭價格，晾曬后可節(jié)約成本77.85元/t，但最經(jīng)濟的是晾曬至第4天全水分為3.4%，可節(jié)約噸煤成本89.17元/t。

d.樣品4：質(zhì)量53.950kg（批煤干基灰分為46.73%），試驗結(jié)果及分析見表4。

通過表4分析結(jié)果可知：53.950kg煤泥晾曬6天后低位發(fā)熱量可上升2.30 MJ/kg（該煤泥有結(jié)凍現(xiàn)象，晾曬困難），由于水分損失，質(zhì)量損耗達(dá)9.150 kg，質(zhì)量損失率16.96%。按照該區(qū)域煤炭價格，晾曬后可節(jié)約成本43.58元/t。

e.樣品5：質(zhì)量59.860kg（批煤干基灰分為54.45%），試驗結(jié)果及分析見表5。

通過表5分析結(jié)果可知：59.860kg煤泥晾曬5天后低位發(fā)熱量可上升2.74 MJ/kg，由于水分損失，質(zhì)量損耗達(dá)10.160kg，質(zhì)量損失率16.97%。按照該區(qū)域煤炭價格，晾曬后可節(jié)約成本63.07元/t。

3 工業(yè)試驗結(jié)果及分析

工業(yè)試驗在選在空地上進(jìn)行，前期對樣品1和樣品2按300mm 和500mm 高度進(jìn)行鋪堆，目的是分析煤堆高度對晾曬結(jié)果的影響程度，后期對不同品種的煤泥進(jìn)行自然晾曬。晾曬時間根據(jù)天氣狀況而定，最終晾曬至煤泥全水分達(dá)到可以進(jìn)行工業(yè)摻燒的條件，一般該值為10%～13%。晾曬過程中每天進(jìn)行翻堆和稱重，并取樣分析。工業(yè)試驗結(jié)果及成本分析如下。

煤泥樣品1：煤泥堆高度300 mm，批煤干基灰分為40.34%，結(jié)果及分析見表6；煤泥堆高度為500mm，批煤干基灰分為40.71%，試驗結(jié)果及分析見表7。

煤泥樣品2：煤泥堆高度為300 mm，批煤干基灰分為35.11%，試驗結(jié)果見及分析表8；煤泥堆高度為500mm，批煤干基灰分為34.16%，試驗結(jié)果及分析見表9。

煤泥樣品3：煤泥堆高度300 mm，批煤干基灰分為45.83%，天氣較好，試驗結(jié)果及分析見表10。

表4 樣品4試驗結(jié)果及分析

表5 樣品5試驗結(jié)果及分析

表6 樣品1煤泥堆高300mm 時試驗結(jié)果及分析

表7 樣品1煤泥堆高500mm 時試驗結(jié)果及分析

表8 樣品2煤泥堆高300mm 時試驗結(jié)果及分析

表9 樣品2煤泥堆高500mm 時試驗結(jié)果及分析

煤泥樣品4：煤泥堆高度300 mm，批煤干基灰分為33.08%，雨天較多，試驗結(jié)果及分析見表11。

樣品1、樣品2的試驗結(jié)果表明，煤層堆積厚度對晾曬結(jié)果有一定的影響。同一品種的煤泥在不同的晾曬高度下水分變化不一樣。如果在場地條件允許的情況下，應(yīng)盡可能攤平煤泥，使煤泥充分與空氣接觸，縮短煤泥晾曬時間。從節(jié)約成本結(jié)果來看，煤泥不需要晾曬時間過長，只要全水分值達(dá)到11%～13%左右就可達(dá)到晾曬時間最短、節(jié)約成本最高的情況。

表10 樣品3煤泥堆高300mm 時試驗結(jié)果及分析

表11 樣品4煤泥堆高300mm 時試驗結(jié)果及分析

樣品3的試驗結(jié)果是在天氣較好情況下做出來的，因此時間較短，晾曬效果也非常明顯。

樣品4 試驗結(jié)果是在天氣較差情況下做出來的，期間多雨天，因此晾曬效果不明顯。

4 結(jié)論及建議

a.煤泥晾曬的程度與其干基灰分品質(zhì)有關(guān)。干基灰分為35%～45%左右的煤泥，經(jīng)過5天左右的晾曬，雖然質(zhì)量有所損失，但熱值可提升4.20 MJ/kg以上；干基灰分為43%～55%左右的煤泥，經(jīng)過5天左右的晾曬，熱值可提升2.30 MJ/kg以上。

b.水分越大、干基灰分相對較小的煤泥越易晾曬，晾曬后熱值提升可以提高煤泥的經(jīng)濟性，但經(jīng)濟性的大小與煤炭價格的階梯性制定原則有關(guān)。

c.煤泥晾曬后熱值的提升，影響了燃煤電廠入廠煤與入爐煤熱值差。以某燃煤電廠為例，全年采購煤量為15×105t，采購煤泥3×105t進(jìn)行晾曬（按小型試驗最低提升熱值2.30 MJ/kg計算），可使入爐煤熱值上升0.50MJ/kg，在不做水分差調(diào)整的情況下，入廠煤與入爐煤熱值差縮小，并可以成為負(fù)值。

d.實驗室試驗與現(xiàn)場工業(yè)試驗結(jié)果還有一定差別，現(xiàn)場工業(yè)試驗，受天氣情況的影響比較大，因此煤泥晾曬結(jié)果應(yīng)以全水分值在10%～13%為宜，此時再對煤泥進(jìn)行摻燒經(jīng)濟效益最好。