煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響的研究

鄧慶林

摘 要：在發(fā)電廠的實(shí)際運(yùn)行中，燃煤成本在其運(yùn)行總成本中所占比例超過七成，因此其在一定程度上直接決定了電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。本文主要結(jié)合福建華電可門電廠的運(yùn)行實(shí)際情況，對(duì)煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響展開了具體分析。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)；電廠鍋爐運(yùn)行；經(jīng)濟(jì)性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.053

0 引言

近些年，隨著我國電力需求的不斷增加，導(dǎo)致電廠煤炭資源的供應(yīng)壓力不斷增加，煤價(jià)上漲迅速?；诖?，很多電廠使用的實(shí)際燃煤煤質(zhì)大大偏離了設(shè)計(jì)煤種，導(dǎo)致鍋爐的運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性受到很大影響，如何有效控制入爐煤質(zhì)，成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的一大焦點(diǎn)問題。

1 電廠鍋爐運(yùn)行燃料成本分析

在電廠鍋爐的運(yùn)行過程中，其燃料成本主要可以分為兩個(gè)部分：（1）鍋爐點(diǎn)火用油；（2）正常發(fā)電用煤。當(dāng)前，隨著我國電廠鍋爐燃燒技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)火用油量得到大幅的下降，部分電廠的年用量控制在二、三千噸，最少的甚至可以達(dá)到五、六百噸，其費(fèi)用大約僅有幾百萬元，在全部的燃料成本中做占比例僅達(dá)1%，所以本文重點(diǎn)對(duì)燃煤成本進(jìn)行了具體的分析。

如下所示即為燃料成本Cr的計(jì)算公式：

其中：Cr表示的是燃料的成本，單位：元/MWH；Cn表示的是燃料的價(jià)格，單位：元/GJ；η表示的是機(jī)組的平均效率。

從上式中可以看出，在電廠運(yùn)行中，燃料價(jià)格與機(jī)組運(yùn)行效率均是影響成本的重要因素，因此兼顧燃料的品質(zhì)與價(jià)格就顯得尤為重要，其實(shí)現(xiàn)了在確保機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，減少供電煤耗。

2 煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

當(dāng)前，電廠的入爐煤大多數(shù)采用的是混配摻燒的方法，從而有效解決單煤不適應(yīng)燃燒的問題。但是，在實(shí)際配煤過程中，若是對(duì)煤質(zhì)特性把握不到位，則往往會(huì)導(dǎo)致入爐煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種要求不符，影響鍋爐運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性[1]。例如：福建華電可門電廠設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煤，校核煤種為晉北煙煤。但是，近年來因?yàn)槊禾抗?yīng)緊張，其更多的使用神混系列、優(yōu)混、平混系列、準(zhǔn)混系列、印尼煤、褐煤、國外煤（美、加、澳等）等煤種，燃用煤種偏離設(shè)計(jì)煤質(zhì)較多，嚴(yán)重影響機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。基于此背景，加強(qiáng)煤質(zhì)影響分析意義重大，入爐煤的揮發(fā)分、灰分、水分、硫分以及發(fā)熱量等等都影響著電廠鍋爐的運(yùn)行及其經(jīng)濟(jì)性。

2.1 揮發(fā)分對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

揮發(fā)分是衡量煤炭燃燒性能的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系。揮發(fā)分越高，煤炭的燃燒越完全，對(duì)于煤粉磨制的細(xì)度要求就相對(duì)較低，磨煤機(jī)運(yùn)行效率得到有效提高。相反，若是煤炭的揮發(fā)分低，則就需要更細(xì)的煤粉來保證燃燒，大大增加磨煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，降低鍋爐的運(yùn)行效率。對(duì)于電廠而言，必須確保入爐煤的揮發(fā)分與設(shè)計(jì)相符，否則一方面容易因?yàn)榛鹧嬷行纳弦频膯栴}，導(dǎo)致噴燃器被燒壞，從而出現(xiàn)停爐事故；另一方面，若是燃燒不盡，也會(huì)導(dǎo)致鍋爐停運(yùn)，大大增加設(shè)備成本，影響電能生產(chǎn)的安全性。

2.2 灰分對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

灰分與煤炭燃燒性能呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，一方面，灰分含量大的煤炭燃料，其中的碳成分都被灰分所包圍，導(dǎo)致碳燃燒速率大大降低，燃燒不完全問題嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)滅火的問題?；曳质遣豢扇嫉模虼似浔厝粫?huì)殘留下來，而高溫煤渣的大量排放直接導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒熱能的嚴(yán)重?fù)p失，這些問題都影響著電廠鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。另一方面，若是煤炭燃料灰分含量要大于設(shè)計(jì)要求，則必然會(huì)加速鍋爐將其相關(guān)輔助設(shè)備的磨損，加劇鍋爐受熱面結(jié)渣、沾污等現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐在運(yùn)行過程中事故頻發(fā)，安全性下降[2]。

2.3 水分對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

水分與煤炭燃燒性能呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，若是水分的含量過高，則必然會(huì)影響到著火速率，而水分的蒸發(fā)也會(huì)增加熱量的消耗，降低煤炭燃燒的穩(wěn)定性，導(dǎo)致不完全燃燒現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響鍋爐的正常運(yùn)行。此外，水分越大，鍋爐煙氣量越大，被帶走的熱量也就越多，排煙熱損失、引風(fēng)機(jī)能耗增加，鍋爐運(yùn)行成本大幅提高。

2.4 硫分對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

在鍋爐燃燒后，煤炭中存在的硫分會(huì)生成S02、S03，其十分容易和煙氣內(nèi)的水蒸氣產(chǎn)生反應(yīng)，生成H2S04酸蒸汽，在低溫受熱面凝結(jié)，形成堵灰腐蝕，大大縮短設(shè)備的使用壽命。此外，含硫量越大，則煤灰的熔融溫度就越低，極易出現(xiàn)鍋爐受熱面結(jié)焦的現(xiàn)象。若是燃煤揮發(fā)分高在，則其含硫量則增加，還會(huì)影響到煤的陰燃傾向，導(dǎo)致煤粉倉由于溫度的升高，而發(fā)生自燃的問題。

2.5 發(fā)熱量對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響

煤的發(fā)熱量與鍋爐設(shè)計(jì)指標(biāo)息息相關(guān)，兩者必須相符，若是實(shí)際入爐煤的質(zhì)量未能夠達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，則必然會(huì)導(dǎo)致鍋爐熱效率受到影響，甚至是因?yàn)榘l(fā)熱量過低的問題，導(dǎo)致滅火放炮現(xiàn)象的出現(xiàn)，需投油助燃，增加運(yùn)行成本；相反，若是實(shí)際入爐煤的發(fā)熱量要高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則容易出現(xiàn)煤灰軟化、結(jié)渣等現(xiàn)象，影響設(shè)備使用壽命，甚至是引發(fā)燃燒事故。

3 電廠應(yīng)對(duì)措施

3.1 加強(qiáng)源頭管理，有效控制入廠煤質(zhì)

對(duì)于電廠而言，煤炭采購是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其不僅決定了燃料的價(jià)格，也決定了其質(zhì)量，因此必須加強(qiáng)其管理力度，機(jī)制采購“混摻貧煤”。以福建華電可門電廠為例，其在制定采購計(jì)劃時(shí)，需充分考慮煤值穩(wěn)定、自產(chǎn)煤搭配、指標(biāo)、熱值、環(huán)保以及前期摻燒經(jīng)驗(yàn)等等方面的因素。該電廠2015年7～12月采購計(jì)劃如下：（1）4100-4300大卡/千克低硫低灰印尼煤75萬噸；（2）5500大卡/千克澳煤78萬噸。其中，后者的應(yīng)用是為了符合機(jī)組的環(huán)保排放要求；前者則可以彌補(bǔ)低卡印尼煤的熱值低不足的缺陷，而且已有一定的摻燒經(jīng)驗(yàn)，能夠確保摻燒煤種穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.2 科學(xué)摻燒，保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定

當(dāng)前，對(duì)于各大電廠而言，完全使用設(shè)計(jì)煤種是十分不實(shí)際的，因此配煤摻燒就成為了一個(gè)十分重要的工作。在電廠混煤摻配的過程中，一方面要充分考慮到所用煤種的價(jià)格因素，另一方面則更要重視參混煤種的質(zhì)量問題，確保其具有較好的可磨性、燃燒特性，對(duì)于差異較大的煤種不得直接進(jìn)行摻配，否則必然影響磨煤機(jī)、鍋爐的正常運(yùn)行[3]。

可門電廠在摻燒褐煤和印尼煤的過程中，通過大量試驗(yàn)對(duì)制粉系統(tǒng)、機(jī)組燃燒性能和環(huán)保排放指標(biāo)進(jìn)行分析，確定不同負(fù)荷下機(jī)組最大摻燒比例（在保證磨出力和負(fù)荷要求下的褐煤印尼煤的最大摻燒煤量比例）和最佳摻燒比例（在保證安全的前提下，綜合考慮鍋爐效率、廠用電率及煤價(jià)三個(gè)因素時(shí)的褐煤印尼煤摻燒煤量比例，兼顧污染物排放），在保證煤質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)，提高摻燒經(jīng)濟(jì)性。

3.3 以爐定煤，嚴(yán)格控制煤質(zhì)底限

在電廠的實(shí)際運(yùn)行鍋爐的實(shí)際運(yùn)行過程中，往往是由于入爐煤煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤質(zhì)，導(dǎo)致鍋爐乃至整套機(jī)組的運(yùn)行性能受到不利的影響。對(duì)于不同的電廠而言，其所使用的鍋爐、制粉系統(tǒng)也是各不相同的，對(duì)于煤質(zhì)的要求必然存在差異。對(duì)此，必須嚴(yán)格按照鍋爐及輔機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，制定相應(yīng)的煤質(zhì)底限，并嚴(yán)格執(zhí)行。例如：可門電廠通過對(duì)機(jī)組不同負(fù)荷下的最大和最佳摻配比例的總結(jié)分析，找出了機(jī)組運(yùn)行和現(xiàn)有煤種相互匹配特性，通過煤場(chǎng)管理系統(tǒng)和運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，指導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行，根據(jù)機(jī)組需求指導(dǎo)煤場(chǎng)進(jìn)行配煤工作，同時(shí)結(jié)合后期負(fù)荷和經(jīng)濟(jì)性摻燒需求，對(duì)煤種采購提出建議。

4 結(jié)束語

綜上，煤質(zhì)是影響鍋爐運(yùn)行及其經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要因素，各火電廠必須通過有效的技術(shù)、管理措施，例如：源頭管理、科學(xué)摻燒、以爐定煤，實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)的合理控制，提高鍋爐運(yùn)行的安全與經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李艷麗.煤質(zhì)變化對(duì)火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響及對(duì)策[J].魅力中國，2014（06）：55-55.endprint