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1 前言
目前,隨著國內(nèi)電力需求旺盛以及火電裝機容量的不斷突破,導(dǎo)致電煤用量的增加,許多電廠對煤的存量不足,停機等煤的現(xiàn)象時有發(fā)生;同時,由于電煤資源供需關(guān)系的不平衡,導(dǎo)致眾多發(fā)電廠使用與原設(shè)計煤種相差較大的煤種,致使電廠機組的運行受到嚴重的威脅。近年來,發(fā)電廠的機組頻頻發(fā)生鍋爐滅火、結(jié)渣、受熱面超溫爆管等事故,除了設(shè)備自身問題外,與鍋爐所用煤種不符合原設(shè)計要求有很大關(guān)系。本文將從煤質(zhì)化驗以及煤質(zhì)的變化這兩個角度對發(fā)電的影響進行論述。
2 煤質(zhì)化驗對火力發(fā)電的影響
煤質(zhì)化驗對保證電廠正常的運行有著至關(guān)重要的意義,發(fā)電機組對煤的質(zhì)量有嚴格的標準,并不是所有煤都適合發(fā)電,發(fā)電機組不同,煤質(zhì)也不同,這就需要做好煤質(zhì)的化驗工作,對煤的揮發(fā)分、灰分、發(fā)熱量、水分、含硫量等指標進行分析,確保機組的正常運行。
2.1 揮發(fā)分測定對發(fā)電的影響
揮發(fā)分是煤在加熱過程中析出的可燃性氣體。揮發(fā)分被認為是判定煤炭種類及煤質(zhì)好壞的首要指標,根據(jù)揮發(fā)分的大小,一般將電廠用煤分為:無煙煤、煙煤、褐煤三種,揮發(fā)分含量越高,著火越容易。但是,并不是揮發(fā)分含量越高越好,而是要根據(jù)鍋爐的設(shè)計要求,準確的測定煤的揮發(fā)分以評價煤質(zhì)好壞,使用按原設(shè)計的揮發(fā)分煤種或相近的煤種,以保證鍋爐的正常運行。
2.2 灰分測定對發(fā)電的影響
煤的灰分是指煤完全燃燒以及煤中無機物在(815±10)℃下發(fā)生分解、復(fù)合反應(yīng)后剩余的殘渣?;曳趾吭礁?,對熱能的消耗越大。高灰分的煤會推遲著火點,使燃燒溫度下降,降低煤燃燒時的穩(wěn)定性以及燃盡度,從而使燃燒不完全,嚴重時會引起滅火、打炮等影響機組的安全運行。燃煤的灰分含量越高,爐膛受熱面的沾污和磨損越嚴重,同時會造成過熱器超溫對機組造成威脅。由于燃煤中灰分的比重約為可燃物質(zhì)比重的2倍?;曳趾吭礁?,原煤及煤粉重量越大;煤粉粒度越大,灰分含量越高,可燃組分越低,這會影響到煤粉的完全燃燒,因此,準確測定煤質(zhì)的灰分對選擇合適的煤質(zhì)以增加煤質(zhì)的利用率,保護發(fā)電機組的正常運行有著不可替代的作用。
2.3 發(fā)熱量測定對發(fā)電的影響
火力發(fā)電主要是將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能通過一系列轉(zhuǎn)換變成電能。測定鍋爐的發(fā)熱量可以計算出爐膛的熱負荷,選擇磨煤機的容量以及發(fā)電供電的煤耗率(判斷電廠經(jīng)濟價值的主要參數(shù)),同時,發(fā)熱量也可作為煤計價的主要參數(shù);煤的發(fā)熱量越高,經(jīng)濟價值就越大,利用煤的發(fā)熱量可計算煤在燃燒、汽化時的煤耗量、熱平衡和熱效率,從而判斷是否需要改進操作條件和工藝流程,以期熱能能被利用大化。同時,依據(jù)煤的發(fā)熱量能大概算出鍋爐燃燒的理論容氣量、煙氣量及理論燃燒溫度;另外,發(fā)熱量可作為煤所有特性的綜合指標,對于煤質(zhì)的研究和分類有重要的意義。
2.4 水分測定對發(fā)電的影響
煤中的水分可分為內(nèi)在水分和表面水分,它的存在不僅會降低發(fā)熱量,同時,由于蒸發(fā)等消耗熱能使爐溫降低,造成煤粉著火困難,增加排煙量影響正常的供煤。當水分含量大于5%時,就會影響機組的運行,而水分含量大于12%時,就會對發(fā)電機組產(chǎn)生嚴重的安全隱患。煤的水分含量低、燃燒完全,發(fā)熱量高;反之,則不然。因此,水分是評價是計算煤炭質(zhì)量的重要依據(jù),它直接影響著入場煤的數(shù)量和發(fā)電機組的安全運行,因給與足夠的重視。
2.5 含硫量測定對發(fā)電的影響
煤中的硫包括有機硫和無機硫兩種,另外,少數(shù)煤中還含有單質(zhì)硫。硫被認為是煤中的有害元素之一,煤在燃燒過程中會生成二氧化硫。二氧化硫不僅能形成酸雨,污染環(huán)境,它還可腐蝕設(shè)備,導(dǎo)致鍋爐管道爆裂,水冷壁泄露,鍋爐熄火,增加電廠設(shè)備的維修更新費用。有些硫鐵礦含量較多的煤,在氧化后放出熱量,由于散熱不及時,會導(dǎo)致煤堆溫度升高而引起自燃,給電廠帶來不必要的經(jīng)濟損失。因此,含硫量的測定對于選擇發(fā)電用煤的品種非常必要。
3 煤質(zhì)變化對火力發(fā)電的影響
目前,由于煤炭市場供應(yīng)不足,破壞了電煤資源的供需平衡,適合鍋爐使用的煤種購買不足,導(dǎo)致電煤質(zhì)量下降,入爐煤質(zhì)與原設(shè)計相差較大,影響了火電廠機組的正常運行。這些問題主要包括機組燃燒穩(wěn)定性下降、鍋爐使用率降低、電廠用電、用煤的增加,以及設(shè)備磨損導(dǎo)致維修費用的增加等.
3.1 煤質(zhì)主要指標變化對火力發(fā)電的影響
煤質(zhì)主要指標由揮發(fā)份、灰分、水分、發(fā)熱量等構(gòu)成。煤粉顆粒中的揮發(fā)分含量越大,煤粉燃燒越完全;另外,煤中揮發(fā)分的析出可增大煤顆粒間隙和燃燒反應(yīng)的表面積,從而使煤燃燒完全。而揮發(fā)分含量過低會使煤粉著火困難,降低燃燒的穩(wěn)定性,且易造成末級過熱器、再熱器超溫甚至爆管。同時,升高鍋爐尾部排煙溫度,增大了排煙損失。
煤粉中灰分含量越大,會使煤粉顆粒的可磨性顯著下降,
在同樣給煤量情況下,會導(dǎo)致煤粉顆粒硬度和濃度的增加,造成磨煤機、送煤管道嚴重漏煤;鍋爐受熱面爆管頻發(fā);引風機葉輪轉(zhuǎn)動不平衡,對機組安全運行及使用壽命造成嚴重影響。
煤中水分不能燃燒且能吸收爐內(nèi)熱量,一般狀態(tài)下蒸發(fā)1 kg的水分,大約需要吸收2510 kJ的熱量, 這將導(dǎo)致爐內(nèi)溫度下降,煤粉著火困難,鍋爐利用率下降。另外,煤中水分增加會加大排煙量,增加了熱能損失和引風機的電能消耗。煤質(zhì)水分含量高,會促使煙氣中的硫化物形成硫酸蒸汽和硫酸液滴,鍋爐尾部受熱面易被堵灰和腐蝕,另外,會造成磨煤困難,增加電廠用電能耗。
煤的發(fā)熱量是鍋爐設(shè)計的一個重要指標,根據(jù)發(fā)熱量數(shù)值的高低也可判斷煤的品質(zhì)。假如入爐煤的發(fā)熱量低于原設(shè)計,爐內(nèi)溫度必然低于理論值,這就不利于煤粉的著火和完全燃燒,同時增加了排煙損失,降低了發(fā)熱效率。當發(fā)熱量降至一定數(shù)值,將引起燃燒不穩(wěn)甚至滅火,需要加入助燃劑以保證機組的穩(wěn)定。當煤發(fā)熱量降低,而用煤量又不增加,會導(dǎo)致蒸汽參數(shù)及蒸發(fā)量的下降,但是增加了用煤量,又會升高過熱汽和爐膛排煙的溫度。為了降低鍋爐溫度,增加降溫水量,又會使省煤器沸騰。反之,如果煤的發(fā)熱量高于原設(shè)計,爐溫必然升高,煤灰會發(fā)生軟化、熔融,造成爐內(nèi)結(jié)渣影響到鍋爐機組的使用。
3.2 煤質(zhì)變化對鍋爐運行的影響
通常情況下,鍋爐應(yīng)使用與設(shè)計煤種相同或接近的煤種,以確保鍋爐燃燒穩(wěn)定性及正常運行。當鍋爐的用煤質(zhì)量難以保證,且煤種超出原設(shè)計和校準的使用范圍時,將影響鍋爐的運行調(diào)整,增加鍋爐的煙溫偏差,也可能導(dǎo)致過熱器管局部超溫。在對一些電廠發(fā)生過熱器爆管進行分析鑒定后發(fā)現(xiàn),除管材本身溫度余量偏小會造成管材發(fā)生惡化外,煤質(zhì)變差是導(dǎo)致管材性能惡化的主要原因。
4 結(jié)論
由于火電廠是以煤為主要生產(chǎn)原料,因此,其質(zhì)量的好壞直接影響著火電廠的安全穩(wěn)定生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。為此:(1)發(fā)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)鍋爐設(shè)計的要求,選擇適合的煤種。(2)確定入爐煤煤質(zhì)控制指標。煤質(zhì)對燃煤電廠安全經(jīng)濟性至關(guān)重要,必須制定合適的指標保證安全、經(jīng)濟運行。(3)發(fā)電企業(yè)應(yīng)加快煤質(zhì)的在線快速檢測建設(shè),為發(fā)電機組的安全運行提供及時準確的依據(jù)。(4)企業(yè)應(yīng)加強對煤質(zhì)化驗人員的培訓,提高工作人員化驗?zāi)芰Γ员慵皶r對鍋爐、運輸電廠成本、系統(tǒng)等設(shè)備進行調(diào)整,確保電廠機組的正常運行,提高電廠經(jīng)濟效益。
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