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煤质对火力发电厂的影响(又一个)

煤质对火力发电厂的影响

燃煤火力发电厂是将煤燃烧产生热能转化为电能的生产单位,其主要原料是煤炭,煤质的好环直接关系到锅炉的安全运行和火电厂的经济效益。

近几年来,由于煤炭供应形势的紧张和价格上涨,发电厂供煤形式恶化,导致火电厂燃煤出现了许多新的特点:(1 )品种杂。供应煤的矿点多,品种复

杂。(3 )杂质多。煤中除含有矸石外,还经常夹有杂有从开采、运输中混入的

木片、金属物、棉纱或塑料制品等杂质。较以往有很大的变化。煤炭的质量不稳定性和多样性严重影响到制粉系统和锅炉燃烧的稳定性、经济性、结渣性及制粉系统的安全,污染物的排放。

2007年3 月,重庆市一主力电厂发生停机事故,“发电机组一根管道发生爆裂。”在停机检查后,抢修人员发现问题出在煤质方面,“由于煤炭中长期掺杂了煤矸石,甚至直接加了石头,造成煤炭燃烧不彻底,发热量不够,对发电机组的内部损伤相当严重。”如此类因煤质影响火力发电厂锅炉安全运行的事故近几年来多次发生。发生这些事故的根源无只有一个,那就是煤质太差。某厂两台二十万机组因煤质差,机组负荷一旦低至十二万左右时,必须投入燃油运行,严重影响电厂的经济效益。同时,该厂多次发生爆管,球磨机损坏事故,均由煤质太差引起。2008年来,该厂锅炉运行中多次发生“锅炉熄火”事件,后经对给粉机煤粉进行煤质分析,均是由煤质灰分太高及发热量太差这一煤质引起。

安全生产是前提,没有安全稳定的生产,就谈不上经济效益。在保证安全生产的前提下,应考虑煤质对火电厂经济效益的影响。长期的火电厂运行实践表明,对安全生产和锅炉热力工况影响较大的煤质指标有:挥发份、灰分、水分、全硫、发热量、煤灰的熔融特性、煤的可磨性系数等。本文主要分析了煤炭各项质量指标的涵义及其对火电厂安全生产和经济效益的影响进行定性和定量分析,使我们能够认识到燃煤质量各项指标偏离设计值给火电厂造成的危害,希望对火电厂的燃煤供应及验收工作有一定的参考作用。

1 煤质指标

1.1 煤的水分1.1.1 煤中水分分类煤的水分,是煤炭计价中的一个辅助指标。煤中水分按存在形态的不同分为两类,既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分,游离水在105 ~110C

的温度下经过1 ~2 小时可蒸发掉,而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。

煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。

化合水也叫结晶水,是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙(NaSO4.2H2O)和高龄土(AL2O3.2SiO2.2H2O)中的结晶水。

煤的工业分析中只测试游离水,不测结晶水。

1.1.2 煤的全水分全水分是煤炭按灰分析中的一个辅助指标。煤中全水分,是指煤中全部的游离水分,即煤中外在水分和内在水分之和。

(1 )外在水分,是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发,蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。

(2 )内在水分,是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C 以上的温度经过一定时间才能蒸发。当煤颗粒内部毛细孔内吸附的书分达到饱和状态时,这是煤的内在水分达到最高值,称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关,而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有关,所以,最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度,尤其能更好的区分低煤化度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25% 以上,少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%.最高

内在水分小于2%的烟煤,几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的

最高内在水分比烟煤有有所下降,因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。

必须指出的是,化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分,与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分(这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分,其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大),这时残留在煤中的水分为内在水分。显然,化验室测试的外在水分和内在水分,除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外,还与测试是空气的湿度和温度有关。

1.2 煤的灰分

煤的灰分,是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧,煤中矿物质(除水分外所有的无机质)在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物,所以确切地说,灰分应称为灰分产率。煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计加重,灰分是计价的基础指标;在发热量计加重,灰分是计价的辅助指标。

1.2.1 煤中矿物质煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。

(1 )内在矿物质,又分为原生矿物质和次生矿物质。原生矿物质,是成煤植物本身所含的矿物质,其含量一般不超过1 ~2%;次生矿物质,是成煤过程

中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在煤中的。次生矿物

质的含量一般也不高,但变化较大。内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分,内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分离出去。

(2 )外来矿物质,是在菜煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在矿物质形成的灰分叫外在灰分,外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分离出去。

1.2.2 煤中灰分煤中灰分来源于矿物质。煤中矿物质燃烧后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合,有一部分变成气体逸出,留下的残渣就是灰分。

灰分通常比原物质含量要少,因此根据灰分,用适当公式校正后可近似地算出矿物质含量。

1.3 煤的挥发分

煤的挥发分,即煤在一定温度下隔绝空气加热,逸出物质(气体或液体)中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的,而是在特定温度下热解的产物,所以确切的说应称为挥发分产率。

煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标,也是动力用煤的一个重要指标,是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。

挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度,挥发分由大到小,煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70% ,褐煤一般为40~60%

,烟煤一般为10 ~50% ,高变质的无烟煤则小于10%.煤的挥发分和煤岩组成有关,

角质类的挥发分最高,镜煤、亮煤次之,丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。

1.4 煤的固定碳

煤中去掉水分、灰分、挥发分,剩下的就是固定碳。

煤的固定碳与挥发分一样,也是表征煤的变质程度的一个指标,随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。

固定碳是煤的发热量的重要来源,所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。固定碳(FC)=100-(水分+ 灰分+ 挥发分)

1.5 煤的硫分

煤中硫按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种,有的煤中还有少量的单质硫。

(1 )煤中的有机硫,是以有机物的形态存在与煤中的硫,其结构复杂,至今了解的还不够充分,大体有以下官能团:硫醇类,R-SH(-SH ,为硫基);噻吩类,如噻吩、苯骈噻吩、硫醌类,如对硫醌、硫醚类,R-S-R ;硫蒽类等。

(2 )煤中无机硫,是以无机物形态存在于煤中的留。无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫。硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫,少部分为白铁矿硫,两者是同质多晶体。还有少量的ZnS ,PbS 等。硫酸盐硫主要存在于CaSO4 中。

煤中硫分,按其在空气中能否燃烧又分为可燃硫和不可燃硫。有机硫、硫铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧,都是可燃硫。硫酸盐硫不能在空气中燃烧,是不可燃硫。

煤燃烧后留在灰渣中的硫(以硫酸盐硫为主),或焦化后留在焦炭中的硫(以有机硫、硫化钙和硫化亚铁等为主),称为固体硫。煤燃烧逸出的硫,或煤焦化随煤气和焦油析出的硫,称为挥发硫(以硫化氢和硫氧化碳(COS )等为主)。

煤的固定硫和挥发硫不是不变的,而是随燃烧或焦化温度、升温速度和矿物质组分的性质和数量等而变化。

煤中各种形态的硫的总和称为煤的全硫(St)。煤的全硫通常包含煤的硫酸盐硫(Ss)、硫铁矿硫(Sp)和有机硫(So),St=Ss+Sp+So.如果煤中有单质硫,全硫中还应包含单质硫。

大部分有机硫化物、无机硫化物及元素硫均属于可燃硫;煤燃烧后残存于灰中的硫以硫酸盐形式存在,其中大部分为各种硫化物燃烧后被煤质吸收和固定下来新生成的硫酸盐,另有少量煤中天然硫酸盐,它们属于不可燃硫。煤中可燃硫通常占煤中全硫的90% 左右,可燃硫在全硫中的比率往往随含硫量的增高而增大,煤中可燃硫燃烧后生成的二氧化硫及少量三氧化硫是造成大气污染及形成酸雨的主要因素。

煤中含硫量不同的煤具有明显的区域特征,例如广贵州、四川、州等省区所产的煤含硫量普遍较高,而有的省区所产的煤含硫量则普遍较低。

1.6 煤的发热量

煤的发热量,又称为煤的热值,即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料,主要是利用煤的发热量,发热量愈高,其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉设计的参数。

煤的发热量表征了煤的变质程度(煤化度),这里所说的煤的发热量,是指用1.4 比重液分选后的浮煤的发热量(或灰分不超过10% 的原煤的发热量)。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低,一般为20.9~

25.1MJ/Kg ,成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25~31MJ/Kg ,烟煤发热量继续增高,到焦煤和瘦煤时,碳含量虽然增加了,但由于挥发分的减少,特别

是其中氢含量比烟煤低的多,有的低于1%,相当于烟煤的1/6 ,所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。

鉴于低煤化度煤的发热量,随煤化度的变化较大,所以,一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。

发热量的单位热量的表示单位主要有焦耳(J )、卡(cal )和英制热量单位Btu.焦耳,是能量单位。1 焦耳等于1 牛顿(N )力在力的方向上通过1 米的位移所做的功。

焦耳时国际标准化组织(ISO )所采用的热量单位,也是我国1984年颁布的,1986年7 月1 日实施的法定计量热量的单位。

卡(cal )是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C 时所吸收的热量。

欧美一些国家多采用15Ccal,即1g纯水从14.5C 加热到15.5C 时所吸收的热量。

1cal(20Ccal)=4.1816J(1 )煤的弹筒发热量(Qb)

煤的弹筒发热量,是单位质量的煤样在热量计的弹筒内,在过量高压氧(25~35个大气压左右)中燃烧后产生的热量(燃烧产物的最终温度规定为25C )。

由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的,因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如:煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮,在空气中燃烧时,一般呈气态氮逸出,而在弹筒中燃烧时却生成氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒水中生成硝酸,这一化学反应是放热反应。另外,煤中可燃硫在空气中燃烧时生成二氧化硫气体逸出,而在弹筒中燃烧时却氧化成三氧化硫,三氧化硫溶于弹筒水中生成硫酸。二氧化硫、三氧化硫,以及硫酸溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以,煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此,实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。

(2 )煤的高位发热量(Qgr )

煤的高位发热量,即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。

应该指出的是,煤的弹筒发热量是在恒容(弹筒内煤样燃烧室容积不变)条件下测得的,所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的(大气压不变),其高位发热量湿恒压高位发热量。恒容高位发热量和恒压高位发热量

两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发热量低8.4 ~

20.9J/g ,实际中当要求精度不高时,一般不予校正。

(3 )煤的低位发热量(Qnet)

煤的低位发热量,是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量,扣除煤中水分(煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水,以及煤中的游离水和化合水)的汽化热(蒸发热),剩下的实际可以使用的热量。同样,实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量,也叫恒容低位发热量,它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。

1.7 灰熔点

所谓灰熔点即是煤灰的熔融性。由于煤灰没有明显的熔点温度,所以又把其分为变形温度DT,软化温度ST,流动温度FT三个温度值。常说的灰熔点指的是软化温度ST. 煤灰的灰熔点与煤灰的成分有关,灰分中含有熔点高的物质(如SiO2和Al2O3 )越多,则灰熔点越高,反之,含有熔点低的物质(如Na2O、CaO 和Fe2O3)越多,则灰熔点越低。

1.8 可磨性系数

煤的可磨性是表示煤在研磨机械内部磨成粉状时,其表面积的改变(即粒度大小的改变)与消耗机械能之间的关系的一种性质,用可磨性系数表示,它肯有规范性,无量纲,其规范为规定粒度下的煤样,经哈氏可磨仪,,用规定的能量研磨后,在规定的标准筛上筛分,称量筛上煤样质量,并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线查得该煤的哈氏系数。煤的可磨性系数直接代表了粉碎煤炭的难易程度,该系数是将试验燃料与标准燃料相对比而言的。

2 各项煤质指标的影响

2.1 水分

水分不能燃烧,因此,煤的含量水越高,可燃物质就相对减少,发热量就降低。而且在燃烧时,水分蒸发还要吸收一部分热量,使煤的有效热能降低。一般情况下,要使煤中1kg 水分蒸发,约需要2500kJ的热量。由于水的蒸发热很大,煤中水分耗热量比灰分高得多,所以,水分对理论燃烧温度的影响比灰分更大。

当原煤中含有大量的水分时,湿煤会粘附在磨煤机入口处,从而降低磨煤机的出力和不正常的增加煤粉的湿分。而煤粉中的水分提高了,煤粉失掉了松散性,煤粉斗和给粉机内都出现煤粉粘结的现象。我国发电锅炉用煤的全水分大致在Mar=2%~44%,通常以进入炉膛总水分量的折算水分Mz来表示较为妥当。当入炉煤的折算水分增加时,燃烧产生的水蒸气体积增加,但包括排烟温度在内的尾部各升高,省煤器出口水温上升,空气预热器出口空气温度上升,增加了排

烟热损失和引风机的耗电量。而且燃料水分过高时,带有较多水分的制粉干燥介质作为一次或三次风送入炉膛,也会直接影响炉风煤粉着火燃烧的稳定性。

一般说来,进入煤粉炉的煤粉都是经过干燥处理的,早在制粉、送分过程中,煤粉的表面水分就已经蒸发。因此,煤的干湿对锅炉热力工况的影响,就煤粉炉而言主要反映在制粉、送粉过程中。煤过湿,原煤的流散性恶化,常会引起煤仓、输煤管及煤机内粘结堵塞。这对于混有粘土质灰粉较多的煤种尤其严重。一般烟煤,当表面水分mi<8%时,运行基本正常;而当Mf≥8%时,常会造成输煤、给煤系统运行上的麻烦;如果Mf>12%~17% 时流散很差,对于一般电厂的设备条件来说,将严重的影响运行可靠性。对于燃烧褐煤的锅炉,输煤系统堵煤的水分极限比较高,Mf可达22% 左右。

水分和空气是露天贮存煤堆引起氧化和自燃的主要原因,特别是黄铁矿含量较高的煤种,更会加剧其氧化作用和自燃倾向,是燃煤管理的安全隐患。

以发一定的热量来说,水份多时,烟气体积较大,因此,烧这种煤的锅炉的烟道尺寸须设计得较大。此外,烟气体积大也增大了通风设备的规模及能耗。

在北方,煤中水分也影响到冬季存煤的取用,即使冬季煤中水分小于8%,在严寒季节也易造成原煤斗蓬煤,另外,入厂煤冬季水分大时,使冻车现象严重,影响接卸车进度,增大解冻耗热量。

煤及煤粉中适量含水也有其有利的一面。煤粉过于干燥,磨煤机出口气粉混合物温度过高,煤粉有爆炸的危险。一般说来,在制粉系统尾部(即排粉机前)的气粉混合物中,水蒸气的饱和度保持在70% 左右比较适宜。另外,从燃烧动力学的角度来看,高温火焰的水蒸气对燃烧过程是有效的催化剂,水蒸气分子可以加速煤粉焦炭残骸的气化和燃烧;水蒸气还可以提高火焰的黑度,加强辐射传热至燃烧室炉壁;水蒸气分解时产和的氢离子及OH根又可以提高火焰的热传导率。对层状燃烧炉来说,煤过干,火床上容易有火口现象,破坏炉子的正常燃烧,同时,细煤末容易被烟气带走,使飞灰可炮灰物增加。因上,有时因煤过干而人为掺水,以改善燃烧。当然,也不能过湿,水分蒸发吸热会降低炉膛温度水平,增加排烟热损失等;抛煤机炉用湿煤还会粘住抛煤机轮叶,以致煤打不远,造成炉前堆煤。

2.2 灰分

灰分中所含元素多达60多种,主要是硅、铝、铁、镁、钠、钾、硫、磷、钛等,这些元素在灰中主要是以氧化物形态存在,极少数是以硫酸盐的形态存在。

灰分对火电厂的安全生产和经济效益影响很大,煤中灰分高直接影响到锅炉的稳定燃烧,使炉膛火焰传播速度减慢,推迟煤粉着火。由于煤中灰分高,使煤中可燃物成分减少,煤炭的发热量降低,并且煤中矿物质变成灰分时还要吸收热量,所以煤中灰分越高,理论燃烧温度越低,炉膛温度下降幅度也越大,煤的燃烬度差,机械不完全热损失增加,排灰量增大,灰渣热损失随之增大,受热面

的沾污和磨损增大,炉膛受热面的沾污易引起炉膛结渣和过热器超温,威胁锅炉安全稳定运行,尾部受热面的沾污则会导致排烟温度的显著升高,降低锅炉效率。

灰分增高,还将直接增加燃煤运费和厂内输送、制粉除灰等耗电量,增加设备维护费用,减少灰场使用年限。

2.3 挥发分

挥发分表征了煤受热时释放出气体和气态产物的程度,是判别煤的着火、燃烧特性的首要指标。挥发分的高低对煤炭的迅速着火,快速燃烧和锅炉稳定燃烧起着决定性作用,是锅炉设计选型的主要参数。炉膛的尺寸大小,燃烧器的选型布置,燃烧、点火助燃系统,空气预热器大小,制粉形式和防爆措施都与其有关。

入炉煤挥发分较高,可减少起停锅炉、深度调峰和事故状态下的助燃油投入,但挥发分高出设计上限时,由于煤种和挥发分比价的变化,将使燃煤价格升高,还可能造成锅炉喷燃器喷口因喷出的煤粉着火距离过近而烧坏。挥发分过高时(如长焰煤),煤场存煤易自燃,也容易因积煤或积粉造成制粉系统和输煤系统发生爆炸。挥发分过低时,将造成煤粉在炉膛内着火延后,锅炉的飞灰可燃物和机械不完全热损失加大,对锅炉的效率产生较大的影响,从而影响火电厂的经济效益。

一般说来,挥发分偏高时,比较容易通过运行调节来适应,使锅炉运行稳定,而向偏低方向变化时,则需要通过强化着火的措施,如用回流热烟气加热一次风混合物,提高混合物的初始温度,促使入炉煤粉着火提前,以及提高煤粉细度等方法来稳定燃烧。

2.4 硫分

2.4.1 对环境的影响煤在锅炉中燃烧时,煤中硫主要氧化成二氧化硫,从烟囱排到大气中去,硫转化二氧化硫的比率随煤中硫的存在形态、燃烧设备及运行工况而异。在煤燃烧生成二氧化硫的同时,还伴有少量三氧化硫的生成。

二氧化硫是一种无色、有刺激性的气体。大气中二氧化硫在低浓度时,一般不会造成人的急性中毒,但在逆温等不利的气象条件下,可能会发生急性中毒,加速老弱病患者的死亡。大气中的二氧化硫浓度与支气管炎等呼吸系统疾病发生率之间基本成正比关系。

大气中的二氧化硫与飘尘结合而发生协同作用则危害更大,飘尘中的许多重金属及其它氧化物微粒,其毒性超过二氧化硫10多倍。硫酸雾对眼睛及呼吸道有强烈的刺激作用;同时它对金属及农作物有严重的腐蚀与损害作用。

大气中因二氧化硫和三氧化硫在大气云层中与水分子结合使降雨PH〈5.6形成酸雨,一般PH值为4.5-4.0 ,甚至更小。酸雨给人类带来的危害将不低于核

辐射。酸雨降落到地面,回使土壤酸化,危害农作物,影响园林、森林、花草树木的生长。我国重庆地区降水已全面酸化,酸雨出现的频率高达80%.重庆市已被国内外专家公任的世界酸雨、酸雾最严重的地区之一。为此国家环保总局、国家经贸委、科技部联合发布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》,为我国在未来一定时期内控制燃煤造成的二氧化硫排放污染提供了技术导向和支持。

2.4.2 煤中硫对电力生产的危害电厂燃用高硫煤,由于硫的氧化作用,锅炉尾部受热面易发生腐蚀与堵灰,缩短低温预热器的寿命;另一方面,含硫量的增高,促使灰熔融温度降低,导致锅炉结渣或加重其严重程度;如煤中挥发成分含量较高,硫含量的增高会增大煤的阴燃倾向,导致煤粉仓及煤场存煤温度升高而自燃。

2.5 发热量

火力发电厂就是利用燃料的化学能转变成蒸汽热能,再转换成电能的工厂,煤的发热量越高,转换的热能动力越多。煤的发热量分为高位发热量和低位发热量两种,差别在于燃烧时形成的水蒸汽是否凝结成水,凝结成水时,煤炭放出的热量称为高位发热量,不能凝结成水的放出的仅是低位发热量。由于火电厂的锅炉排烟温度不会低于100 ℃,烟气中的水蒸汽不会凝结成水而放出汽化潜热,所以锅炉所能利用的仅是煤的低位发热量。

煤的发热量是设计锅炉的一个重要数据,也是煤质好坏的一个重要标志。如果实际入炉煤的发热量低于设计值,炉膛内理论燃烧温度必然降低,炉膛温度水平低不利于煤粉的着火和燃烬,还会导致机械不完全燃烧和排烟损失的增加,使锅炉效率下降。当发热量降到一定程度时,将引起燃烧不稳,甚至灭火放炮,以致需要投油助燃。如果煤的发热量降低,而入炉煤量不增加,将使蒸汽参数和蒸发量下降,如增加入炉给煤量,则使烟气流量增加,各对流受热面吸热量增加,造成过热汽温升高,炉膛排烟温度随之增加。若增加锅炉减温水量,又会造成省煤器沸腾。反之,如果煤的发热量高于设计值,炉膛温度必然升高,煤灰大多软化、熔融、容易造成炉膛结渣。

煤质的好坏不能仅凭发热量的高低来评价,而应与挥发分高低综合考虑。如果入炉煤的发热量偏低,炉膛温度水平低,但若该种煤的挥发分较高,逸出快、容易着火,同样可以正常燃烧。反之,如果入炉煤的发热量较高,炉膛温度水平高,就能加快挥发分的逸出和着火,该种煤的挥发分偏低同样不会造成着火延迟。

煤质偏低对火电厂的经济运行有非常大的影响,除上述对锅炉效率的影响外,对输送、制粉、除灰等也都有很大影响。例如,一台设计煤种上下限热值分别20MJ/kg 和16MJ/kg 的锅炉,如果全年需用标煤120 万吨,用上限煤质需天然煤量167.6 万吨,使用下限煤质需用天然煤量为211.2 万吨,两者相差43.6万吨。如果按输煤系统出力800t/h计算,使用下限煤质输煤系统一年多运行550 小时,多耗电68.5万千瓦时,磨煤机全年多耗厂用电749.5 万千瓦时。随着设备运行时间增加,设备的磨损和维护费用也将大幅度上升。

2.6 灰熔点

根据运行经验,当煤灰的ST<1350 ℃就有可能造成锅炉结渣。另外,煤灰熔融性应与该煤种的发热量结合起来判别,烧用发热量高的煤种须特别注意该煤种的灰熔点。而烧用发热量低的煤即使灰熔点低一些也不致结渣。

2.7 可磨性系数

可磨性系数越小,煤越硬,越难磨。

可磨性系数长期以来没有被列入到煤炭质量验收指标系列,也没有引起相关人员的重视,这在煤炭市场平衡时是可以理解的。但在煤炭市场趋紧后,煤炭掺杂使假现象愈演愈烈,导致煤中含矸量加大。含矸硬度造成火电厂制粉系统不能正常工作,促使我们不得不关注煤炭的可磨性系数。这也是新的煤炭供应形势下不得不重视的新问题。

煤炭的可磨性系数的降低带来的直接危害是制粉系统不能达到额定出力,造成球磨机内石子煤过多,钢球和护板磨损加大。对风扇磨而言,大大缩短叶轮的使用周期。

在煤炭验收中,我们要把煤中含矸量,尤其是含矸的硬度做为一个重要的验收指标,采用目测、敲击、粉碎等方式确定其硬度,对明显含矸量大,含矸硬度超标的煤炭应拒收拒卸,以保证入厂煤炭的可磨性系数合格。

3 结论

火电厂以燃煤为主要生产原料,燃煤质量的好坏直接影响到火电厂的安全稳定生产和经济效益。为此,(1 )每个火电厂都应根据锅炉设计燃用煤种要求,

选择适合煤种;(2 )发电用煤质量优劣主要取决于挥发份、灰分、水分、全硫、

发热量、煤灰的熔融特性、煤的可磨性系数等质量指标,应考虑其煤质指标符合锅炉原设计要求。(3 )根据目前烟气脱硫技术和成熟程度,安装合适的脱硫设

备以减轻对环境的污染(4 )实现燃料试验在线快速检测,为锅炉燃烧提供及时

准确的依据。以保证锅炉安全经济运行。