煤中含硫量对火力发电厂生产的影响

郭红梅?韩凤丽

摘 要：就电力用煤而言，硫分是一种极有害的杂质，煤中硫的燃烧产物对大气的污染；三氧化硫对锅炉高、低温受热面的腐蚀；煤中含硫加速磨煤机部件及输煤管道的腐蚀，尤其是含黄铁矿多的煤更为严重；煤中含硫量增高将会增大煤的自燃倾向；煤中含硫量的增加，使锅炉易产生结渣或加剧其结渣的严重程度。电厂作为商品煤的用户，需要对特定的煤种加强管理，采取措施，将煤中硫的危害降至最低程度。

关键词：煤；含硫量；影响；锅炉；腐蚀；结渣；自燃

自然界不存在不含硫的煤，煤中硫按其存在形态划分，可分为无机硫和有机硫两大类；如按燃烧特性划分，则可分为可燃硫和不可燃硫两大类。煤中一切有机硫化物、无机硫化物、元素硫均为可燃硫，煤燃烧后残存于灰中的硫则以硫酸盐形式存在。这其中大部分为有机与无机硫化物燃烧后被灰吸收和固定下来新生成的硫酸盐，另有少量天然硫酸盐。

在煤中，可燃硫通常构成全硫的主体，由于可燃硫主要为黄铁矿硫、有机硫，它在锅炉中燃烧，主要产生二氧化硫，并伴有少量三氧化硫，煤中全硫含量越高，可燃硫所占比例一般也越大。我厂燃用的白音华煤炭，可燃硫占全硫含量的80%以上，它是造成对电力生产危害的主要有害物。煤中不可燃硫主要为硫酸盐硫，它一般存在于粉煤灰及炉渣中，灰渣中硫酸盐含量将影响其综合利用价值，其含量越高，利用价值越低。

就电力用煤而言，硫分是一种极有害的杂质，硫的燃烧产物对大气的污染、三氧化硫对锅炉受热面的腐蚀、煤中硫对锅炉结渣的影响、煤中硫含量的增大将会增加煤的自燃，故对煤中含硫量的监测各电厂都十分重视。

1.煤中硫的燃烧产物对大气的污染

煤中硫在锅炉的燃烧，其主要燃烧产物是二氧化硫，煤中每含1%的硫，则锅炉中二氧化硫的含量为0.05%，同时伴有少量三氧化硫产物，其浓度相当于二氧化硫浓度的1%-2%。煤中硫转化为二氧化硫的比率随着硫在煤中存在的形态、燃烧设备及运行工况而异。而排放到大气中的二氧化硫的含量还与电厂的除尘设备有关。根据煤的耗量及其中含硫量，就不难估算出一个电厂的日二氧化硫排放量。我厂分为A、B两厂，其中B厂为2台135兆瓦抽汽凝汽式供热汽轮发电机组以及2×440吨/时超高压再热循环流化床锅炉。日耗煤量平均每天燃用的褐煤为4800t，煤中全硫含量为0.6%，可燃硫占全硫的80%，则该电厂日燃用煤中的硫为4800×0.006=28.8（t），由于可燃硫占的80%，故每天产生的SO2量为28.8×80%×2=46.08（t）（硫与SO2质量比为1：2），如一年锅炉运行5500小时计，则每年该电厂排放的SO2量达46.08÷24×5500=10560（t）。现每排放1吨二氧化硫收取排放费是1260元，则每年应付二氧化硫排放费应为1330万元。而目前该电厂通过采用高烟囱排放、高效静电除尘器以及投入4.4吨/小时的石灰石作为脱硫剂来降低二氧化硫的排放浓度，最终排放到大气中二氧化硫的量为5158吨，则每年实际支付给环保部门的二氧化硫的排放费为650万元。

二氧化硫是一种无色有刺激臭味的气体。大气中二氧化硫在低浓度时，一般不会造成人的急性中毒，但在某些不利气象条件下，可能会发生急性中毒，大气中二氧化硫与飘尘结合而发生协同作用则危害更大。飘尘中多为重金属及其氧化物微粒，能对二氧化硫起催化作用加速转变为三氧化硫，它与湿气结合后形成硫酸雾，对眼及呼吸道有强烈的刺激作用，同时对金属及农作物有着严重的腐蚀与伤害作用。大气中二氧化硫存在而形成酸雨，其PH值一般在2-6之间。酸雨是当前对环境最为严重的威胁之一，它对生态系统的破坏力极其巨大，因此，国家环保部门对SO2排放量都有严格控制。

2.锅炉燃用高硫煤对火力发电厂产生下列不良后果

（1）引起锅炉、高低温受热面的腐蚀，特别是高、低段空气预热器往往运行不到一年就发现有腐蚀穿孔且伴随堵灰的现象。煤中硫燃烧后，SO2和SO3它们与烟气中的水蒸气亚硫酸和硫酸当遇到低于露点温度和金属壁表面时，亚硫酸（H2SO2）和硫酸（H2SO4），特别是硫酸蒸汽就会凝结在上面对金属起腐蚀作用，硫酸开始凝结的温度称为露点。当煤中含硫量增高，露点温度则升高，烟气中的SO3增多，这样就加剧锅炉尾部受热面，主要是低温度空气预热器的堵灰和腐蚀，从而导致排烟损失增加，热效率下降发电成本增加。对于煤粉炉来说，煤的折算硫为小于0.25%时，锅炉尾部受热面不会产生明显的堵灰和腐蚀，当折算率硫为大于0.5%时，就会产生严重的腐蚀，造成空气预热器堵灰、腐蚀、漏风，严重影响锅炉安全运行

（2）加速煤机部件及输煤管道的磨损，尤其是含黄铁矿多的煤更为严重。制粉系统磨损厉害，表明煤中黄铁矿较多，煤中黄铁矿、石英等硬度很高，它们是产生金属磨损的主要原因，（黄铁矿的莫氏硬度为6—6.5，石英为7），磨损指数AI与煤中可燃硫、灰中氧化铁含量成正比相关性。

（3）煤中硫对锅炉结渣的影响，对于同一煤源来说，其煤灰成灰相对波动较小，则煤中含硫量的增加，将导致煤灰熔融性温度的下降，使锅炉易产生结渣或加剧其结渣的严重程度。

锅炉结渣指数Rs=碱性氧化物/酸性氧化物×St，d

当煤的灰分一定时，结渣指数Rs取决于煤中含硫量的高低。

3.煤中含硫量高将会促进煤的氧化自燃

电厂煤普遍用露天煤场存煤。由于在贮存过程中与空气长时间接触，将发生缓慢氧化现象，这种氧化现象会随着温度升高而急剧加快导致自然。煤中可燃硫含量高，一般是煤中含黄铁矿硫较多，在贮存过程中可燃硫易产生SO2，遇水生成稀硫酸，并伴随着放热反应，致使煤堆局部温度升高，从而加速了煤堆的氧化自燃。

赤峰热电厂总装机容量为34.6万千瓦，年耗煤量200万吨左右，因为季节的不同，日最大耗煤量在3000-8000吨不等，为保证锅炉的正常燃煤供应，目前设有三个储煤场，其中两个为常用煤场，即西煤场和四期煤场，分别负责A、B两厂的燃煤供应；一个专为储煤场，即东煤场，也是一个中转煤场。由于赤峰热电厂燃用的主要是白音华生产的煤炭，而白音华煤为典型的褐煤，变质程度较低，煤质较软，全水分较大，挥发分较高，含硫量不稳定，是极易发生自燃的煤种，我厂为了减少煤的储存损失，一是对露天煤场大部分进行了上方加盖即防雨棚，使整个储煤场变成了干煤棚；二是烧旧存新。在燃煤量比较大时替换比较频繁；三是组堆压实，堆存放3天；四是及时测温等相应措施。几年来通过我们的不懈努力，大大降低了煤场的储损率，从2009年以后我厂的煤场储损率不足0.1%，另外我厂的入厂与入炉煤的热值差未再超过200千焦/千克，从而降低了燃料入炉成本，提高了电厂的经济效益。

总之，煤中硫对电力生产的危害是多方面的，而最根本的途径是燃用低硫煤，但由于低硫煤有限，所以加强洁净煤的研究，降低商品煤的含硫量，加强煤质管理，采取各种措施，以防止煤粉自燃减少入炉煤中的含硫量，加强对烟气脱硫技术的研究，有效降低二氧化硫对大气的排放，以提高环境质量，从而将煤中的硫的危害降至最低程度。

参考文献

1电力用煤采制化标准

2电力用煤技术问答

3 GB/T483 煤炭分析实验方法一般规定

作者简介

郭红梅（1969-），女，内蒙古赤峰市，技师，中专。

韩凤丽（1967-），女，内蒙古赤峰市，技师，大专。