煤质对电厂锅炉运行与经济性的影响研究

崔晓峰，王博

（1.山西兴能发电有限责任公司，山西 古交 0302001;2.西安热工研究院有限公司，陕西 西安 7100542）

近年来随着我国各行各业经济的快速发展和崛起，资源的供应越来越紧张，煤作为一种常见但非常重要的资源正在不断被发掘和消耗。为满足市场上对煤越来越膨胀的需求，许多劣质的煤炭资源“顺应时势”而出现了。作为消耗煤炭资源且数目庞大的发电厂，自然也会受到煤质的影响。这些不符合电厂锅炉设计需求和使用标准的煤炭，一旦进入发电厂，将对锅炉的正常、安全运行产生负面作用，可能降低锅炉工作的可靠性和经济性。因此，发电厂的相关负责人须重点关注煤质，保障进入电厂的煤炭质量符合锅炉运行的标准。

1 煤质对电厂锅炉运行与经济性的影响

煤炭作为发电厂的燃料资源，其原料的燃烧和产生的废弃物都会对锅炉的正常运行产生一定影响。如果是质量合格的煤炭，其整个燃烧的过程相对稳定和安全。但煤质没有达到相关标准的话，就会影响整个燃烧的效果，既不能高效利用燃料，也不能确保电厂锅炉的安全、经济，情况严重的甚至出现一系列安全事故，造成不必要的人员或设备损伤。以下将从煤的挥发分、灰分、水分和碳分4个方面入手，说明煤质对电厂锅炉运行与经济性的影响。

1.1 煤的挥发分影响

煤的挥发分影响是指煤炭在充分燃烧的情况下对锅炉运行产生的影响，这是影响煤质的重要指标之一，其参考依据是对煤炭的利用途经与工艺条件。挥发分影响也是衡量煤在燃烧过程中相关性能的标准。若是煤的挥发分保持在较高水平，那么煤炭的燃烧机会就会趋于稳定、安全；反过来说，若是煤的挥发分达不到相关的要求和标准，则既不能保证燃料的充分燃烧利用，也将对锅炉的正常运行产生不良影响，时间久了会造成锅炉的损伤，减少设备的使用寿命。

1.2 煤的灰分影响

煤的灰分影响是指当煤燃烧成为灰烬时，其含量对锅炉运行的影响。当煤在燃烧的过程中灰分积累到一定程度时，就会阻止煤中碳元素的充分燃烧，使得煤炭的燃烧速度变得越来越慢，为锅炉提供的热量也就越来越少，锅炉里面的温度会不断降低。且煤灰的不可燃烧性也会导致大锅炉内部燃烧热能的消耗，这反过来会不断增加碳灰含量，对锅炉及相关设备产生较强的腐蚀，降低设备的使用年限，并且可能引发相关的安全事故。

1.3 煤的水分影响

煤的水分是影响煤炭资源快速燃烧起来的重要因素，若煤炭的水分含量比较高，那么其着火的速度就会越慢，越难被烧着。而且这些水分在蒸发的过程中也会消耗大量的热量，使得锅炉温度处于较低状态。在传递热量的过程中，水分含量较高的煤炭无法像合格的煤炭一样传递均匀、迅速，使得锅炉底部的受热不均匀，从而可能引发安全问题。水分含量高的煤炭一经燃烧也更加容易出现冒烟状况，这会加大排烟机和引风机的工作量，降低相关搭配设备的使用寿命，造成一定损失。

1.4 煤的碳分影响

煤的碳分影响是煤炭在燃烧中产生化学反应、生成其它元素对锅炉运行产生的影响，煤的元素中硫在燃烧的条件下与空气中的水蒸气结合产生新的物质——酸蒸汽，能够在低温受热的情况下发生凝结现象，这会使得锅炉底部产生堵灰和腐蚀的现象。如果这种酸蒸汽不断增加，会影响电厂锅炉的均匀受热，一样会降低锅炉的使用年限。情况严重时，还会因为凝结物的增加而增加挥发分，进而强化煤的阴燃倾向，导致煤粉出现自燃现象，严重危害锅炉的正常安全使用。

2 改善煤质对电厂锅炉运行及经济的措施

为改善燃煤对锅炉产生的不良影响，如何通过改变煤质的方法来提高锅炉的运行效率，以达到减轻不良影响的目的，是电厂相关负责人需要认真对待的问题。笔者为电厂负责人提出了一些建议如下。

2.1 把控源头，提高煤质

要想控制电厂的煤质，最直接有效的方式就是在源头处加强控制和管理，这个源头就是电厂对煤炭资源的采购环节。采购环节会影响燃料的价格，影响煤炭的质量，这些又将对电厂的经济效益产生间接影响。那么电厂如何加强对采购环节的管理呢？可以尝试应用“混掺贫煤”的方法，这种方法是指在采购煤炭时不止采购其中一种，可能同时采购几种不同来源的煤炭。以华电电厂为例，该电厂在制定煤炭资源的采购计划时，将电厂锅炉运行所需煤炭的各项指标罗列出来，并同时考虑煤炭的热值及其环保指数。根据这一计划，该厂当年共采购印尼煤炭70万t，采购澳洲煤炭76万t。采购澳洲煤炭最主要的原因是因其环保指数较高，可以降低废弃物的排放。而采购印尼煤则是为了弥补澳洲煤炭热值不足的缺陷，当这两种煤炭以合适的比例进行掺烧时，便能达到互补的目的。而掺烧的过程也能保证其稳定性与安全性，保护锅炉的正常安全运行。

2.2 做好燃煤的选择

电厂应当根据自身锅炉的设计和标准来选择适合的煤炭种类，或者在进行锅炉结构、炉型设计时注意其区别，考虑当前煤炭各方面的指标，选择相应的燃烧器和制粉系统。如在设计的过程中没有考虑到相应煤种的质量和使用要求，则会对锅炉运行的经济性和安全性造成一定的影响。相关负责人可以在实际情况下尝试对几种燃煤原料进行燃烧试验，记录不同燃料的燃烧过程中的现象，对其技术指标、结渣特性和相对磨损性以及经济性进行分析，得出相对科学合理的结果，然后据此选择符合锅炉运行需求的煤种。相关研究人员已经做过相关的调查和研究：将神华神木煤与山西优混煤以8:2的比例进行掺烧，发现煤炭产生飞灰的可能性较低；伊泰神木煤和神混2号煤则不管是单烧，还是掺烧，这两种煤炭对锅炉管壁的损害程度都较低，对于锅炉设备的保护比较明显。因此，电厂在采购煤炭时可以参考专业研究人员的研究结果来选择燃煤，将综合效益最为良好的煤种作为电厂锅炉燃料使用的主力。

2.3 加强设备技术的改造

电厂锅炉设备本身及其相关的配套设备和技术也会影响锅炉的工作效率，因此，为保证锅炉正常运行的概率，应当对电厂的相关设备和技术进行革新和改造。尤其是当前由于电厂锅炉的设计和对煤炭的要求与标准不断提高，锅炉设备与煤炭种类和质量之间的差距越来越明显，传统的技术水平与设备要求已经无法满足锅炉的运行要求和发电需求。因此，电厂应当注意在这些设备方面加强技术改造与应用，以提高锅炉的安全性和工作效率。

2.4 加大对原煤的除杂力度

为进一步保证锅炉制粉系统的正常高效运转，电厂需要对输送入厂的煤原料进行除杂处置。我国多数电厂采用的制粉系统为正压直吹式制粉系统，这种系统有个缺陷——缺少相应的木屑分离器，煤炭原料中可能存在的土块、草类等杂物不能被彻底清理出去，这些杂质会影响煤炭的充分燃烧。对此电厂需要加强人手进行除杂，保证进入炉中的煤炭资源能够充分、均匀地燃烧。

2.5 严格控制煤质底限

电厂相关负责人应根据电厂锅炉中的煤质进行适合的控制，如果在煤质的设计没有符合电厂锅炉的相关标准，那么这种不合格的煤质将会影响整个锅炉机组的运行过程，且这是多方面、损坏经济效益的负面影响。所以电厂相关部门须严格控制煤质的底限，保证煤质符合电厂锅炉的设计标准和类型，以及制粉系统的类型等，最好制定相应的指标以方便控制锅炉煤质的入煤底限，并根据煤质的发热量以及挥发分的相关指标来采取科学有效的保护措施，确保锅炉的正常运行。为更有效地延长炉膛和风机的使用年限，有效提升电厂锅炉的运行效率，还可以通过调节煤粉燃烧所需的空气量的方式来提高煤炭的燃烧率，但需要注意控制的空气量不可过大，这样能够为燃烧提供足量的氧气，并有效控制磨煤机出口的温度，提高煤炭资源的燃烧效率。

3 结语

总之，在当前煤炭资源日益紧缺、供应日趋紧张的情况下，电厂如何选择合适的煤种，不断提高燃煤的使用效率，并在保证锅炉的安全可靠运行条件下提高燃煤的利用效率，保证电厂的经济效益是电厂需要积极进行考虑的问题。为此，讨论和分析煤质对电厂锅炉运行和经济的影响，在不断推进和规范电厂经济发展方面将会产生重要影响，可以为电厂根据自身设备的条件和设计标准来选择相应的煤炭种类，并进行合理地掺烧，从而达到高效利用煤炭资源、提高企业经济效益的目的。

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