煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究

邓庆林

摘 要：在发电厂的实际运行中，燃煤成本在其运行总成本中所占比例超过七成，因此其在一定程度上直接决定了电厂运行经济性。本文主要结合福建华电可门电厂的运行实际情况，对煤质对电厂锅炉运行及经济性影响展开了具体分析。

关键词：煤质；电厂锅炉运行；经济性

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

0 引言

近些年，随着我国电力需求的不断增加，导致电厂煤炭资源的供应压力不断增加，煤价上涨迅速。基于此，很多电厂使用的实际燃煤煤质大大偏离了设计煤种，导致锅炉的运行安全性与经济性受到很大影响，如何有效控制入炉煤质，成为行业内关注的一大焦点问题。

1 电厂锅炉运行燃料成本分析

在电厂锅炉的运行过程中，其燃料成本主要可以分为两个部分：（1）锅炉点火用油；（2）正常发电用煤。当前，随着我国电厂锅炉燃烧技术的发展，点火用油量得到大幅的下降，部分电厂的年用量控制在二、三千吨，最少的甚至可以达到五、六百吨，其费用大约仅有几百万元，在全部的燃料成本中做占比例仅达1%，所以本文重点对燃煤成本进行了具体的分析。

如下所示即为燃料成本Cr的计算公式：

其中：Cr表示的是燃料的成本，单位：元/MWH；Cn表示的是燃料的价格，单位：元/GJ；η表示的是机组的平均效率。

从上式中可以看出，在电厂运行中，燃料价格与机组运行效率均是影响成本的重要因素，因此兼顾燃料的品质与价格就显得尤为重要，其实现了在确保机组运行经济的同时，减少供电煤耗。

2 煤质对电厂锅炉运行及经济性影响

当前，电厂的入炉煤大多数采用的是混配掺烧的方法，从而有效解决单煤不适应燃烧的问题。但是，在实际配煤过程中，若是对煤质特性把握不到位，则往往会导致入炉煤质与设计煤种要求不符，影响锅炉运行的安全经济性[1]。例如：福建华电可门电厂设计煤种为神府东胜煤，校核煤种为晋北烟煤。但是，近年来因为煤炭供应紧张，其更多的使用神混系列、优混、平混系列、准混系列、印尼煤、褐煤、国外煤（美、加、澳等）等煤种，燃用煤种偏离设计煤质较多，严重影响机组安全、稳定、经济的运行。基于此背景，加强煤质影响分析意义重大，入炉煤的挥发分、灰分、水分、硫分以及发热量等等都影响着电厂锅炉的运行及其经济性。

2.1 挥发分对电厂锅炉运行及经济性影响

挥发分是衡量煤炭燃烧性能的重要标准之一，两者之间呈正相关关系。挥发分越高，煤炭的燃烧越完全，对于煤粉磨制的细度要求就相对较低，磨煤机运行效率得到有效提高。相反，若是煤炭的挥发分低，则就需要更细的煤粉来保证燃烧，大大增加磨煤机的运行负担，降低锅炉的运行效率。对于电厂而言，必须确保入炉煤的挥发分与设计相符，否则一方面容易因为火焰中心上移的问题，导致喷燃器被烧坏，从而出现停炉事故；另一方面，若是燃烧不尽，也会导致锅炉停运，大大增加设备成本，影响电能生产的安全性。

2.2 灰分对电厂锅炉运行及经济性影响

灰分与煤炭燃烧性能呈负相关关系，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围，导致碳燃烧速率大大降低，燃烧不完全问题严重，甚至会出现灭火的问题。灰分是不可燃的，因此其必然会残留下来，而高温煤渣的大量排放直接导致炉内燃烧热能的严重损失，这些问题都影响着电厂锅炉的运行经济性。另一方面，若是煤炭燃料灰分含量要大于设计要求，则必然会加速锅炉将其相关辅助设备的磨损，加剧锅炉受热面结渣、沾污等现象，导致锅炉在运行过程中事故频发，安全性下降[2]。

2.3 水分对电厂锅炉运行及经济性影响

水分与煤炭燃烧性能呈负相关关系，若是水分的含量过高，则必然会影响到着火速率，而水分的蒸发也会增加热量的消耗，降低煤炭燃烧的稳定性，导致不完全燃烧现象的出现，影响锅炉的正常运行。此外，水分越大，锅炉烟气量越大，被带走的热量也就越多，排烟热损失、引风机能耗增加，锅炉运行成本大幅提高。

2.4 硫分对电厂锅炉运行及经济性影响

在锅炉燃烧后，煤炭中存在的硫分会生成S02、S03，其十分容易和烟气内的水蒸气产生反应，生成H2S04酸蒸汽，在低温受热面凝结，形成堵灰腐蚀，大大缩短设备的使用寿命。此外，含硫量越大，则煤灰的熔融温度就越低，极易出现锅炉受热面结焦的现象。若是燃煤挥发分高在，则其含硫量则增加，还会影响到煤的阴燃倾向，导致煤粉仓由于温度的升高，而发生自燃的问题。

2.5 发热量对电厂锅炉运行及经济性影响

煤的发热量与锅炉设计指标息息相关，两者必须相符，若是实际入炉煤的质量未能够达到相应的设计指标，则必然会导致锅炉热效率受到影响，甚至是因为发热量过低的问题，导致灭火放炮现象的出现，需投油助燃，增加运行成本；相反，若是实际入炉煤的发热量要高于设计标准，则容易出现煤灰软化、结渣等现象，影响设备使用寿命，甚至是引发燃烧事故。

3 电厂应对措施

3.1 加强源头管理，有效控制入厂煤质

对于电厂而言，煤炭采购是一个十分重要的环节，其不仅决定了燃料的价格，也决定了其质量，因此必须加强其管理力度，机制采购“混掺贫煤”。以福建华电可门电厂为例，其在制定采购计划时，需充分考虑煤值稳定、自产煤搭配、指标、热值、环保以及前期掺烧经验等等方面的因素。该电厂2015年7～12月采购计划如下：（1）4100-4300大卡/千克低硫低灰印尼煤75万吨；（2）5500大卡/千克澳煤78万吨。其中，后者的应用是为了符合机组的环保排放要求；前者则可以弥补低卡印尼煤的热值低不足的缺陷，而且已有一定的掺烧经验，能够确保掺烧煤种稳定，实现锅炉的稳定、经济运行。

3.2 科学掺烧，保证入炉煤质稳定

当前，对于各大电厂而言，完全使用设计煤种是十分不实际的，因此配煤掺烧就成为了一个十分重要的工作。在电厂混煤掺配的过程中，一方面要充分考虑到所用煤种的价格因素，另一方面则更要重视参混煤种的质量问题，确保其具有较好的可磨性、燃烧特性，对于差异较大的煤种不得直接进行掺配，否则必然影响磨煤机、锅炉的正常运行[3]。

可门电厂在掺烧褐煤和印尼煤的过程中，通过大量试验对制粉系统、机组燃烧性能和环保排放指标进行分析，确定不同负荷下机组最大掺烧比例（在保证磨出力和负荷要求下的褐煤印尼煤的最大掺烧煤量比例）和最佳掺烧比例（在保证安全的前提下，综合考虑锅炉效率、厂用电率及煤价三个因素时的褐煤印尼煤掺烧煤量比例，兼顾污染物排放），在保证煤质稳定的同时，提高掺烧经济性。

3.3 以炉定煤，严格控制煤质底限

在电厂的实际运行锅炉的实际运行过程中，往往是由于入炉煤煤质偏离设计煤质，导致锅炉乃至整套机组的运行性能受到不利的影响。对于不同的电厂而言，其所使用的锅炉、制粉系统也是各不相同的，对于煤质的要求必然存在差异。对此，必须严格按照锅炉及辅机系统的运行情况，制定相应的煤质底限，并严格执行。例如：可门电厂通过对机组不同负荷下的最大和最佳掺配比例的总结分析，找出了机组运行和现有煤种相互匹配特性，通过煤场管理系统和运行调度系统实现，指导机组运行，根据机组需求指导煤场进行配煤工作，同时结合后期负荷和经济性掺烧需求，对煤种采购提出建议。

4 结束语

综上，煤质是影响锅炉运行及其经济性的一个重要因素，各火电厂必须通过有效的技术、管理措施，例如：源头管理、科学掺烧、以炉定煤，实现煤质的合理控制，提高锅炉运行的安全与经济性。

参考文献：

[1]王丽朋，杨占君.煤质劣化对电站锅炉安全和经济性的影响及改进建议[J].甘肃科技，2011（21）：74-77.

[2]范玉勤.煤质变化对火电厂生产运行的影响[J].沿海企业与科技，2008（08）：93-95.

[3]李艳丽.煤质变化对火电厂安全经济运行的影响及对策[J].魅力中国，2014（06）：55-55.endprint