火力发电厂燃煤热值差的原因分析和控制措施

凡中才

(中外合资合肥第二发电厂， 安徽 合肥 231607)

火力发电厂燃煤热值差的原因分析和控制措施

凡中才

(中外合资合肥第二发电厂， 安徽 合肥 231607)

火力发电厂中燃料的管理和控制对于电厂各项经济指标具有重要影响作用，而入厂煤和入炉煤的热值差的控制是实现燃料管理控制的重要部分。文章根据火电厂实际运行生产经验并结合热值差理论分析了热值差的形成原因，并从煤样采制过程、来煤均匀性、煤场存放等几个方面分析了对煤场热值造成的影响，并提出了相应的调整和改善措施，从而推进火电厂燃料的精细化管理。

火电厂；热值差；燃料管理

1 热值差的理论定义

火电厂热值差是评价火电燃料经济性和燃煤管理的一项主要指标。国家电力行业对火电厂热值差进行了明确的定义：对于火电厂入厂煤和入炉煤之间的低位热值差应该低于502J/g。而火电厂在实际生产过程中，并不能都达到该要求，热值差往往会比标准值要大，这不仅会增加电厂的燃料成本，同时会影响到煤耗量的计算。因此，对热值差进行控制对降低火电厂的燃煤成本以及推动节能减排的发展具有非常积极的作用。当前对于热值差超标的多种原因的分析研究并不彻底。下面主要从煤炭储存、取样和管理多方面进行分析。

2 影响燃料热值差的因素

2.1 煤质均匀性

火电厂采用单一、均匀的煤种作为燃料时，其热值差非常容易计算。例如当某一火力发电厂采用神华煤作为燃料时，基于一列火车机采20个子样所测量得到的平均干基灰分Ad=10.27%，人采20个子样所测得的平均干基灰分Ad=10.20%，两者间存在的灰分差保持在0.07%，这表明当燃烧的煤质均匀时，所得到的热值差的偏差值较小，往往可以忽略。

对于采用混合、不均匀煤种作为燃料的火电厂，其热值差的计算就显得相当困难。如当某一发电厂采用神华煤、印尼煤、俄罗斯煤作为混合型燃料时，基于一列火车机采20个子样所测量得到的平均干基灰分为36.45%，人采20个子样所测得的平均干基灰分60.89%， 两者间存在的灰分差保持在24.44%，这表明，当燃烧的煤质复杂时，所得到的热值差的偏差值非常大，因而采用所具有的代表性就被弱化了。

2.2 采制化过程中形成的误差

国际上已经明文规定了煤炭的采制化过程。但在实际生产过程中，采制过程会受到多种因素的影响而出现偏差，导致火电厂热值差超出了所规定的允许范围。

煤的采制化过程是相当复杂的，当其中一个环节出现问题，则可能导致入厂煤和入炉煤的低位发热量产生较大偏差。如在煤样采制过程中，由于采样点设置数量不足、深度不够、子样点的布置位置存在问题等，都会造成热差值存在较大偏差。目前，许多火电厂都实现了机械化的采制装置，由于系统方面存在的偏差也会导致化验结果存在较大偏差。如采样机的设计不合理，采样过程中不能根据具体情况调整采样方案，采样机在运行过程中不能保证试验结果所要求的性能需求进行调整，燃料化验设备出现系统偏差等。这些因素都会影响到热差值的准确度。

发电厂的煤炭燃料是根据煤的采制来确定的，而发电厂的经济性是通过对煤的热值计算的，燃煤热值差与入厂煤采制化有着最直接的联系。所以，各发电厂为提高自己的经济性指标，就必须要加强对入厂煤的分析和管理，具体包括提高采制设备的精准化，对煤炭掺假现象监督，提高采制人员的采制水平等。

2.3 煤场存放所造成的损耗

电厂采购燃料后，需要将燃料储存于燃料码头中，而煤种在运输和储存的过程中热值都会出现不同程度的损失，因而需要对煤场燃料存储区进行管理，避免出现不必要的燃料自燃问题，积极采取烧旧存新的方式。通过研究表明：对于储存了6个月的不同种类煤粉，烟煤在存储过程中损失的热量在1%～3%区间，褐煤损失的热量在6%左右。同时，煤场存放燃料热量损失还会受到日照、雨淋等各种因素的影响，因而在对热值差计算过程中还需要考虑到这部分的热量损失。

2.4 采样缺乏代表性

传统的以人工为主的采样技术很难实现对所有车厢深度的采样计算，通常都是采取车厢顶部的煤样进行分析，这样煤样采制缺乏代表性，导致入厂煤的热值明显高于实际值。而采用螺杆采样头的入厂煤的机械采样，在实际操作过程中要求采样头与箱底间保持适当的距离，这样导致所采取的煤样不能到达箱底，并且采样轴占据了一部分的空间，导致采样头在采取一些大颗粒煤粉时的适应性下降。因此，基于机械采样技术也容易导致入厂煤的理论热值高于实际热值。

2.5 采样方式不合理

一个好的采样方式要求根据采样质量和采样时间选取全面系统的采样点。而煤场的运输设备，例如车辆和船舶的重量都各不相同，运输煤炭工具的实际运输量也会存在较大差异，若不同运输设备所运输的煤质存在较大差异，如果采用的样本是载重小、煤质好的样本则容易导致入厂煤的热值虚高。

2.6 采样人员操作不规范

煤场的实际采样过程中，由于采样人员缺乏对采样规则的了解以及缺乏责任心，并未按照相关的法律规定严格执行标准化采样，在采样的数量以及采样重量等方面都存在缺陷；在样品制备过程中并未进行完整的机型筛选、破碎和缩分等操作，容易影响到采样的验收结果。

3 采制化过程中的热值差检查分析

当煤场热值差较大、化验误差较小时，应从采制样检查的角度来分析热值差较大的原因。

3.1 采样过程检查

煤粒度具有较大的不均匀性和颗粒尺寸，则表明煤粉中含有较多的矸石以及石头。而在实际生产采样过程中，不管是采用人工采样方式还是采用机械采样形式，都很难采到粒径大于100mm的矸石或石头。机械螺旋采样头的半径尺寸通常维持在130mm～150mm之间，若减去中间部分的螺旋杆直径，则该类机械螺旋采样头式样的煤粉采样最大力度为50mm，当煤粉超过这一粒度尺寸时，随着粒度的增加，机械采样头的煤粉采样概率将会迅速下降。所以，粒度大的煤粉采样粒度采用机械采样或者人工采样时，入厂煤热值往往较实际值要高。若将入炉煤采样机安装在碎煤机后，由于碎煤机将石头和矸石进行预先破碎，因而为采样机入炉煤样本中采取到石头或矸石提供了机会。基于此，对于一部分电厂来讲，可在采样机前安装碎煤机，这样机械采样过程中能保证采样的准确性，同时，各电厂也可与燃料供应商协定煤粒度要求(通常以低于50mm为优)。

3.2 降低劣质煤和掺假煤影响作用

由于采样机存在设计以及安全等多个因素的考虑，采样头并不可能采取到车辆底部的煤粉，通常采样头对于底部10cm～20cm后的底部煤粉是不能采到的，这样一些不良燃料供应厂家利用这个机会，在车厢底部装载了近30cm厚的大高矸石或劣质煤，再将优质煤粉装载在劣质煤上部。这种方式即便是采用了全断面螺旋采样头也是不能采到的。对于这种现象，应该严格监督供应商的煤粉供应，采取定期或不定期的手段来针对运输工具底部的装煤进行采样。

3.3 确保采样机出料粒度

采样机的出料粒度对于缩分器切割煤流、留样量等都会造成一系列的影响。因此，为了避免采样机出料粒度对热值差的影响，应该定期对采样机出料粒度筛选，通常按照2次/年的标准进行筛选，也可根据安装的破碎机的性能来确定筛选周期。有研究表明，当采样机的出料粒度达到13mm以上时，采样机的性能会出现大幅下降。

3.4 制样过程检查

有研究表明，基于人工制备的原煤全水分值要明显高于采用破碎机制备的全水分值。水分偏低是因为煤粉通过高速旋转的采样机时会损失掉相当量的水分。当采样机采制的煤样的全水分值较正常水平低很多时，为了防止采样机造成的水分损失，需人工在运输煤粉的设备上单独进行全水分样采制。正确的操作方法应当是将原煤全部通过一个符合全水分测定所要求的粒度筛子，筛上物破碎一直到完全穿过筛子，然后再采用二分器缩分，在弃煤中采用九点法选取来进行全水分样分析。

3.5 热量计的标定记录及反标记录检查

对热量计的标定记录及反标记录检查主要是了解设备的各项性能，降低系统偏差。采用该方法时，通常检查最近一个季度的热量计热容量标定记录及反标记录，重点检查其存在的标准差值，比较测量所得到的上下限，若测定值都在安全值范围内，则可判断出该热量计处于系统误差之内。热量计的标定记录及反标记录检查对于热值差有一定的影响，但往往被发电厂采样分析人员所忽略，因此，应该严格执行。

4 结语

对火力发电厂的燃煤热值差进行深入分析，并寻找到导致热值差偏大的原因，通过不断完善采样技术、管理水平、人员技能素养等各项有效措施，实现热值差指标的合理化、标准化，从而促进火电厂的经济性发展。

[1] 杨劲，朱再兴，周孑民，等．火电厂入厂煤与入炉煤热值差原因分析[J]．湖南电力，2009，29(1)： 21-23．

[2] 贾源.入厂煤与入炉煤热值差大的原因及对策[J]．华电技术，2010，32(S1)：1-3．

[3] 付强，林木松，张宏亮，等.入厂煤与入炉煤热值差异较大原因分析[J].华中电力，2003，16(6)：47- 49.

[4] 林木松，钟丁平，吴旭龙.入厂煤与入炉煤的热值之间普遍存在较大偏差的原因分析[J].2007，16(11)：52-53.

[5] 周桂萍，刘吉堂，范志斌，等.电厂燃料[M].北京：中国电力出版社，2011.

[责任编辑：吴明]

Reason Analysis of Coal Calorific Value Difference and Control Measures in Thermal Power Plant

FANZhong-cai

(Sino-ForeignJointVentureHefeiNo.2PowerPlant,Hefei231607,China)

Fuel management and control in thermal power plant has the important effects on the various economic indicators of power plant, and the control of the calorific value difference between coal as received and coal as fired is an important part of realizing the fuel management and control. According to the actual production experience of thermal power plant and combined with the calorific value difference theory, this paper analyzes the formation reasons of calorific value difference, while analyzes its effects on the calorific value of coal yard from several aspects including the collection and production process of coal sample, the uniformity of supplied coal, the coal yard storage and so on, and proposes the corresponding adjustment and improvement measures, so as to promote the fuel fine management for thermal power plant.

thermal power plant; calorific value difference; fuel management

2015-06-10

凡中才(1975-)，男，安徽合肥人，工程师，主要从事电力技术管理工作。

TK229.6

A

1672-9706(2015)03- 0095- 03