燃煤熱值差偏正成因及管控措施

潘仲達

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

0 引言

近年來，隨著新技術(shù)廣泛應(yīng)用與燃煤采制化無人值守的全面推廣，山西南部多數(shù)火力發(fā)電企業(yè)入廠燃煤熱值與入爐燃煤熱值差（以下簡稱熱值差） 管控取得顯著成效。但由于近兩年電煤供需變化，發(fā)電企業(yè)利潤受限，發(fā)電機組煤泥、煤矸石摻配量不斷增加，入爐煤揮發(fā)分、水分、硫分不斷升高，再加上運輸車輛、設(shè)備運維以及設(shè)計缺陷限制，使得許多發(fā)電企業(yè)熱值差產(chǎn)生正向反彈。為有效降低這種正偏差，本文對形成熱值正偏差的原因及管控措施進行分析探討。

1 煤種的變化與采制化設(shè)備運行維護

1.1 煤種變化

近年來，隨著電力市場的變化，燃煤機組環(huán)保經(jīng)濟摻配的需要，發(fā)電機組入爐煤摻配高水分、高硫分、高揮發(fā)分、低熱值原煤以及各種煤泥的比例顯著增加。據(jù)統(tǒng)計，與2016 年相比，山西南部發(fā)電企業(yè)入爐煤熱值普遍下降0.8～1.6 MJ/kg，水分增加0.5%～1.5%，空干基揮發(fā)分增加3%～5%；市場采購入廠煤各種煤泥采購、低熱值原煤采購增加10%～30%。同時，隨著煤炭市場變化，電力企業(yè)經(jīng)濟摻配需要，小批量供應(yīng)煤種不斷增加，部分發(fā)電企業(yè)為保證機組燃煤供應(yīng)，入廠煤供應(yīng)廠家數(shù)量由原來的5～8 家增加到現(xiàn)在的10～15 家，每家供煤量由原來2 000～4 000 t 降為現(xiàn)在的400～1 000 t，呈現(xiàn)出小批量、多品種的現(xiàn)象，給燃煤采制化效率與準(zhǔn)確性提出了新的要求。

1.2 燃煤采制化設(shè)備運行維護

燃煤采制化設(shè)備運維的局限性主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是采樣機密封性不好，進出料口等環(huán)節(jié)水分散失偏大；二是采樣螺旋鉆頭對低熱值干煤泥采樣容易遺漏，大塊煤矸石采不上；三是采樣破碎機棄料口位置設(shè)計不合理，棄料口尺寸偏大；四是采樣機破碎機篩條間隙設(shè)計或磨損偏大；五是破碎機環(huán)錘磨損嚴重，更換不及時。

2 熱值差正偏差原因分析

2.1 入廠燃煤煤樣水分散失

煤樣的水分散失必然造成燃煤低位熱值升高，熱值正偏差增大。而水分散失主要集中表現(xiàn)在采制樣4 個方面：一是機械采樣機出入料口未進行有效密封，水蒸氣散失存在高低位煙囪效應(yīng)，水分隨空氣流出，損失偏大；二是采樣機煤樣通流部分密封不嚴，采樣過程存樣桶密封不嚴，水分損失較大；三是來煤批次進煤量減少，相應(yīng)采樣量過少，煤樣蒸發(fā)面積相對偏大，自然蒸發(fā)損失相對偏大，導(dǎo)致煤樣水分散失相對偏大；四是受諸多因素的影響，大于13%高水分混煤采制化過程水分散失較大。據(jù)估算，以上因素會造成水分散失0.15%～0.6%，造成熱值偏差0.03～0.16 MJ/kg。

2.2 儲存煤熱值損失

燃煤熱值損失受多種因素影響，沒有固定準(zhǔn)確的數(shù)量，不同煤種存放6 個月后的熱量損失一般為2.0%～4.9%，詳情見表1。

表1 各種煤存放6 個月后發(fā)熱量變化情況[1]

目前，許多火電企業(yè)為滿足機組安全、經(jīng)濟、環(huán)保需要，采購原煤與混煤揮發(fā)分不斷升高，混煤中貧煤、肥煤甚至長焰煤等比例顯著增加。如果煤場未能科學(xué)管理，未能對庫存煤進行科學(xué)篩選，存煤中貧煤、肥煤甚至長焰煤堆存比例過大，必然造成煤場熱值損失增加，熱值正向偏差加大。據(jù)統(tǒng)計，對于庫存15 萬t、年消耗300 萬t 煤的發(fā)電企業(yè)，煤場熱值損失造成的熱值差增大約為0.02～0.06 MJ/kg。

2.3 采樣機對煤泥的選擇性

采樣機對煤泥的選擇性造成的熱值正偏差主要表現(xiàn)在低熱值煤泥與高熱值原煤摻配后的混煤。這是因為采樣機螺旋采樣器桶壁與采樣螺桿存在固有間隙，這種間隙必然帶來采樣過程低熱值煤泥遺漏相對增加，煤樣熱值升高。這種間隙越大，煤樣熱值正偏差越大，混煤中原煤熱值越高，熱值正偏差就越大。

2.4 采樣機對低熱值大塊燃煤的選擇性

隨著發(fā)電企業(yè)安全、經(jīng)濟、環(huán)保運行的需要，低熱值燃煤進煤量加大。據(jù)統(tǒng)計，低熱值原煤大塊煤矸石含量相對較多，常用的機械采樣存在大塊采不上或采樣破不碎棄樣的問題，最終造成煤樣化驗熱值偏高，熱值正偏差加大。

2.5 全斷面采樣過程

目前，由于受運輸車輛及采樣機運維條件限制，許多運煤車輛底部留有50～300 mm 煤樣未能實現(xiàn)全段面采樣，這種偏差存在于同一車上下分裝造成的熱值正偏差，以及同一批次前后車輛高低熱值不同、堆積密度不同、采樣權(quán)重不同造成的熱值正偏差。一般情況下，低熱值混煤較高熱值混煤堆積密度大，因此造成低熱值混煤采樣量相對偏少，煤樣化驗熱值偏高，熱值正偏差增大。這種偏差盡管一般小于0.04 MJ/kg 正偏差，但采取有效措施降低這種正偏差對于發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟運行有著積極的影響。

2.6 采樣機運維不到位

受主客觀因素影響，由于運行維護不到位造成采樣機正偏倚主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是破碎機環(huán)錘磨損更換不及時，大塊煤矸破碎不及時，不徹底，未實現(xiàn)有效采樣；二是破碎機棄料口位置不合理，或破碎機棄料口磨損或其他原因增大，大塊煤矸石排料增加；三是采樣機采樣鉆頭檢修不到位，定期更換不及時，螺旋采樣器桶壁與螺桿固有間隙增大，低熱值煤泥泄漏量增加；四是采樣機密封不嚴，維護不及時，采樣過程水分散失超標(biāo)準(zhǔn)；五是采樣量過少，燃煤樣量比表面積相對較大，水分自然蒸發(fā)損失相對較大。

3 降低熱值正偏差的措施

3.1 降低采制化水分散失

降低采制化過程水分散失，一是必須限制大于12%高水分的燃煤入廠，細化高水分特種煤種制度規(guī)程，提升該煤種采制化準(zhǔn)確性；二是加強采樣機通流部分設(shè)備密封維護，重點是出入口的密封，減少采樣過程水分散失；三是增加批次煤的采樣量，減少存樣制樣過程單位樣量水分散失。

3.2 降低庫存燃煤熱值損失

一是科學(xué)分類，量化來煤“三高”界限。將煤場燃煤根據(jù)其特性和機組經(jīng)濟環(huán)保需求嚴格進行分類，量化高硫、高水分以及高揮發(fā)煤管控界限。二是精細儲存，嚴把儲煤三道關(guān)卡，即嚴把來煤熱值硫分等指標(biāo)預(yù)報與偏差修正關(guān)卡、嚴把儲煤時間登記關(guān)卡以及嚴把標(biāo)準(zhǔn)堆存關(guān)卡，做到來煤堆存指標(biāo)精準(zhǔn)，分層堆放到位，噴淋固化板結(jié)不留死角，常規(guī)典型熱值易損失煤種不形成庫存。三是分級監(jiān)控，嚴格三類存煤監(jiān)測，即在繼續(xù)做好定期測溫的基礎(chǔ)上，細化“三高煤”、迎風(fēng)面存煤以及異常存煤監(jiān)測頻次，有效降低三類煤熱值損失。四是合理庫存，細化摻配三項措施。堅持溫度異常及時摻燒，三高煤種無庫存摻燒，其余煤種定期摻配，也就是摻配工作按照“一異二高三定期”順序，做到有序摻燒，實現(xiàn)庫存煤熱值損失最小。

3.3 細化采制化流程

一是采取有效措施，降低采樣頭深度，減少車輛底部采樣遺留量，真正實現(xiàn)采樣設(shè)備全斷面采樣。二是嚴密關(guān)注同批次燃煤前后車輛煤質(zhì)差異，減少批次不同煤種堆積密度偏差，減少采樣權(quán)重差異造成煤樣熱值正偏差。三是采用合理調(diào)度、車輛扣噸等有效措施，減少煤泥、大塊煤矸石的進廠，有效降低采樣機選擇性造成的熱值偏差。四是限制低熱值煤泥與高熱值原煤摻配量。一般情況下，建議限制低熱值煤泥與18 MJ/kg 以上燃煤的摻配量，杜絕低熱值煤泥與20 MJ/kg 以上燃煤摻配，當(dāng)然不同企業(yè)可結(jié)合具體情況進行靈活調(diào)整。五是堅持做好采制化設(shè)備校驗取證工作，系統(tǒng)查找解決采制化設(shè)備存在的問題，提高設(shè)備的準(zhǔn)確性。

3.4 加強設(shè)備維修工作

一是加強破碎機環(huán)錘磨損維修管理，選擇耐磨性較好的環(huán)錘，及時檢查更換不合格破碎機部件，提升大塊煤矸石破碎效率；二是不要隨意調(diào)整改變破碎機棄料口位置，更不能為減少破碎機蓬堵，增大篩板間隙或改變棄料口位置或間隙；三是及時檢查螺旋采樣器桶壁與螺桿固有間隙，若間隙超標(biāo)及時更換。

4 結(jié)束語

綜上所述，對熱值差偏正原因進行分析并制定相應(yīng)管控措施，有的措施盡管只能降低0.02～0.04 MJ/kg 的熱值，但上述多種措施落實，積少成多，將對電力企業(yè)的經(jīng)濟運行產(chǎn)生重要影響。