煤质化验技术在火电厂的应用及常见问题分析

＊郝亚晋

（国家能源集团华北电力有限公司廊坊热电厂 河北 065000）

随着经济的发展，我国对各类能源的需求量在不断提升，能源消耗量迅速增长。在各类能源中，煤炭是最常用的一种能源，该能源的转化效率会直接受到煤炭质量的影响。尤其在火电厂发电的过程中，煤炭发挥着十分重要的作用，如果煤炭质量低下，则产出的能源不足，会影响火电厂的发电效率、运行安全。所以，要做好煤质化验工作，采取有效的化验技术，明确具体的检测项目，分析化验技术应用中常见的问题，并采取有效的改进措施，全面确保煤炭质量，促进火电厂运行效益的提升。

1.煤质化验技术在火电厂的应用

(1)发热量检测

发热量是衡量煤炭质量高低的重要指标，也是煤质化验的核心内容。在实际化验的过程中，要采用专门的检验设备，准确获取煤炭燃烧的发热量。在检测的过程中，要保障检测实验室的独立性，通过实验确定发热量的测定方法，采用点火丝、量热仪、弹筒、分析天平、燃烧皿等实验设备，让已知质量的煤样在氧弹热量计中完全燃烧，水分和热量计会吸收一部分热量。在系统热平衡之后，对升高的温度值进行测量，并且对水、热量计筒体的容量进行计算，同时检测周围环境温度，最后计算出煤样的发热量。在实际实验的过程中，要先准备好燃烧皿，选择0.9-1.1g分析试样，使用10cm的点火丝，然后在电极柱的小槽中固定点火丝，并且其中一段没入到煤样之中[1]。将10ml水注入到弹筒之中并且密封加氧，压强控制在2.8-3.0MPa，然后将其放在量热仪中，盖好盖子之后开始实验。在试验完成后，要点击复位，排水之后打开量热仪，将弹筒取出来并清理干净，对没有燃烧完的点火丝长度进行量取。根据实验室护具进行热量计算，获得具体的发热量参数。在实验的过程中，实验室环境温度要把控在15-30℃之间。为了避免气流的影响，需要保障实验室的密闭性，同时也要避免阳光直射。在实验的过程中，要填入充足的氧气，使煤炭可以充分燃烧，严格按照规范制度落实各个操作环节，保障实验结果的真实准确。

(2)挥发分检测

在煤质检测的过程中，挥发分也是必须检测的重要指标，在煤炭样本隔绝空气之后，在一定温度作用下采用加热的方式产生气体和液体，二者的总和就是煤样的挥发分。在实际检测的过程中，可以先选择1g煤炭样品，然后在坩埚中放入样品加热7min，温度为900℃，进而得到煤炭的液体和气体，然后对其进行检验，在获得具体的数据后，为能源的具体使用范围提供分析依据[2]。挥发分测量会受到多种因素的影响，包括加热的温度、时间、升温速度、容器材质、设备大小、操作规范性等。对于煤炭分类来说，挥发分产率是十分重要的参考指标，根据挥发分产率判断具体的煤化程度，结合焦渣性状判断煤炭加工利用性质、热值高低。所以，在工业生产、煤质研究方面，挥发分检测发挥着十分重要的作用。

(3)水分检测

煤炭中含有一定的水分，主要分为两种，一种是内在水分，另一种是外在水分。前者被称为固有水分，存在于煤炭的毛细血管中。后者属于有利水分，存在于表层或细缝之中。水分会影响煤炭的可燃性，如果水分含量较大，则可燃性较低，发热量也会随之下降。如果水分在11%以上，则可燃性会出现明显下降的情况，甚至会影响火电厂设备的正常运作。此外，水分较高的情况下，运作成本也会随之增加，煤炭性能不足，需要投入的煤炭量增加，所以成本提升。为了避免此类情况的出现，在检测的过程中，必须要做好水分的检测。

(4)灰分检测

煤炭中包含的可燃物质充分燃烧后会变为残渣，这些残渣就是灰分。对于煤炭来说，即使在815℃的条件下也不能充分分解，会在充分燃烧之后残留一些物质。煤炭燃烧的过程中，灰分不具有产生热量的能力，反之可能会吸收热量。所以，煤炭的发热能力也会受到灰分含量的影响，如果含量较高，则发热量较低。如果灰分较高，则需要设备更高效率的运行，会影响设备的使用寿命，或者造成堆积，导致设备无法正常运行。可以采用灰皿、石棉板检测灰分，在检测的过程中要严格控制各个操作环节，保障检测的精准度，然后根据检测结果判断煤炭质量。

(5)含硫量检测

在煤炭燃烧的过程中，难免会有二氧化硫、硫化氢等产物出现，这些物质会造成空气污染，同时也会破坏锅炉设备。如果煤炭中含硫量较高，则会造成锅炉被腐蚀，并且出现结焦的问题，进而影响设备的运行效率，甚至带来一些安全隐患。所以，在煤质化验的过程中，含硫量检测也是十分重要的一项内容，必须要采取有效的检验措施。

2.煤质化验对火电厂配煤的指导作用

(1)燃烧特性

在炉前将各种煤种按照比例、原则进行混合，生成混煤，使入炉煤和锅炉设计煤基本相似，确保锅炉运行的安全性，同时保障运行的经济性，满足低负荷燃烧的需求。在配煤工作中，要坚持相应的配煤原则，采用有效的手段和科学的配比，这样才能保障锅炉高效和安全的运行。在配煤的过程中，煤炭的燃烧特性具有一定的影响。分析燃烧特性的过程中，会采用工业分析的方式，其中最重要的特性就是煤炭的挥发分，对锅炉燃烧效果有很大的影响。挥发分多的煤炭更容易燃烧，点火的难度比较多。反之，如果煤炭挥发分较少，则点火难度较大，燃烧效果也不理想。所以，在煤炭分类的过程中，挥发分是重要的指标依据之一。除此之外，发热量也是很重要的一项指标，对锅炉的安全性、经济性有一定的影响，对火电厂经济效益的提升、安全运行的保障有很大影响。煤炭质量参数中，可以反映固有性质和生产、使用过程的参数有很多。固有参数包括水分、发热量、元素成分指标等等；过程参数包裹灰熔点、挥发分等等。这些参数对煤炭质量、燃烧效果有直接影响，在配煤工作中，要充分考虑这些参数，采用加权平均数的方法获取具体的参数指标。对于挥发分、灰熔点等参数在计算后得到的数值和实际数值存在一定的误差，所以在计算过程参数的过程中，通常不会使用此类参数指导分配，需要采用工业分析的方法对过程参数重新测量，确保精准性后再应用。煤炭在锅炉内的燃烧时间和锅炉的特性有一定的关系，火电厂在这方面有严格的要求。例如，煤炭必须要在规定时间内点燃，且燃烧要达到燃尽的程度，发出足够的热量才能确保锅炉运行效率，否则会损失能源。在煤质化验工作中，要分析锅炉配煤的需求，重点分析煤炭的燃烧特性、着火时间、燃尽时间，煤炭在锅炉中燃烧的时间要经过精确的控制和调整，要控制条件范围，尽可能缩短着火时间，使煤炭的燃烧时间延长，减少热量损失。可以通过观察燃烧器的方式来掌握锅炉燃煤着火时间，同时结合喷口着火情况，测定飞灰含碳量，以此推测煤炭的燃烧情况，判断燃烧结果，然后采取对应的调整策略。

从此可以看出，要保障配煤工作的质量，使煤炭燃烧有更好的条件，必须要准确测量煤炭燃烧特性指标，重点测量煤粉气流动态燃烧特性，从而获取更加真实、直接的数据信息。如果在静态条件下测试燃烧特性，可以为配煤工作提供更准确的指导依据。不同特性的煤炭混合会有很大的特性差异，挥发分相同的情况下，着火点也会有所不同，灰分和发热量相同，但燃尽特性会有所不同。如果没有掌握煤炭燃烧特性就随意混合煤炭，会导致燃烧平衡点难以确定，影响锅炉安全稳定的运行。

(2)灰质特性

锅炉结焦是火电厂锅炉运行中比较常见的问题，在实际生产的过程中，需要采取有效的措施来解决此类问题，否则会影响锅炉安全稳定的运行。针对结焦问题，重点研究煤炭中灰软化温度，如果t2在1350℃以下，则会出现结焦的情况。灰的组成成分有着决定性的作用，尤其是碱性氧化物和酸性氧化物的含量影响较大，碱性氧化物含量较高，则酸性氧化物含量比较低，二者比值会较大，灰熔点t2也会随之下降，锅炉容易出现结焦的问题，反之则不容易出现结焦的情况。此外，灰的粘度也是一个比较常见的敏感指标，在粘度较小的情况下，结焦的可能性则比较大。所以，在配煤的过程中，不仅要参考配煤的煤质特性、煤种、煤质，还要对t2的混掺设计进行分析，使灰的熔点提升，减少结焦的问题。

(3)SOx排放

在煤炭燃烧的过程中，控制SOx的排放是首要任务，尤其在火电厂运行的过程中，要提升火电厂的运行效益，使火电厂可以持续发展，必须要采取有效的SOx排放量控制措施。要坚持低碳、环保、可持续发展的原则，锅炉燃烧脱硫技术可以减少SOx排放量，虽然很多电厂已经开始安装脱硫装置，但大部分装置都在国外进口，国产化水平较低，需要较高的安装成本。为了解决此类问题，火电厂可以在配煤阶段采用煤质化验的方式对优质煤进行筛选，减少硫分较高的煤炭的使用，对掺配煤种进行合理筛选，控制硫分含量，从根本上减少SOx的排放量，满足绿色环保的要求，促进火电厂持续发展。

3.煤质化验技术在火电厂应用中的常见问题

(1)煤样采取

在煤化验的过程中，煤样的采取质量会直接影响化验结果。在煤样采取的过程中，如果采样点分布不均匀，则采取的煤炭样本会缺少代表性，造成煤炭质量无法保障，影响化验最终结果。在实际化验的过程中，要对煤样的数量、质量进行严格的控制，如果采样不符合化验要求、技术规范，则会造成化验准确性受到影响。在采样的过程中，影响采样质量的因素有很多，如果没有采取有效的保障措施，则不仅影响采样效率还会影响化验结果的准确性。

(2)煤样制作

在样品采集结束后，需要经过破碎、混合、干燥等制作过程才能得到用于化验的煤炭样本，如果在煤样制作的过程中，某个环节操作不当或受到其他因素的影响，会导致煤样质量下降，影响后续的化验工作[3]。在破碎的过程中，如果没有采取合理的破碎方法，或者颗粒度不符合规范要求，都会影响煤样中的水分含量，造成化验结果不准确。在混合的过程中，如果没有控制混合的均匀性，没有对煤样进行严格的筛选或干燥的过程中没有保持合理的温度，都会导致煤样质量受到影响，进而降低化验准确性。

(3)工业分析

在工业分析的过程中，需要根据煤质化验的要求选择恰当的分析方法，如果方法选择不当，则分析结果的准确性也会受到影响。在实际分析的过程中，分析人员的专业素养也会影响分析结果，如果分析人员操作能力不足、专业知识匮乏，则很容易出现错误操作、失误操作的情况，进而影响实验结果的准确性。如果在检测的过程中出现突发情况，化验人员缺少应急处理的能力，则会影响化验结果。

4.煤质化验技术在火电厂有效应用的措施

(1)控制采样制样质量

在煤质化验的过程中，要采用合理的化验技术，充分发挥煤质化验的作用。为了保障化验结果的准确性，首先要保障样本的质量，需要从采样和制样两个方面入手。在采样方面，可以采用八点取样法，在被采样周围选取具有代表性的8个点，采样数量为3-5kg。采样深度为0.4m，不应该采取表面的煤样，因为表面的煤受到氧化影响，性质已经有所改变[4]。应该使用取样铲垂直插入煤堆中，如果遇到黄铁矿、大块等物质，可以舍弃。在采样之后，如果不立刻进行化验，应该密封样本。在制样方面，可以采用颚式破碎机进行破碎，将粒度破碎控制在13mm以下或6mm以下，如果水分较小，可以直接破碎到6mm以下；缩分采用堆锥四分法，将破碎好的样品摊铺成圆锥状，交叉分成4份，选择对角的2份，舍掉另外2份，然后混合摊成圆锥状，缩分到100g左右；烘干可以采用空气干燥的方法，在不锈钢盘中摊平缩分后的试样，厚度在1.5倍粒度以下，在干燥箱温度升到145℃之后放入试样，提前3min鼓风，然后干燥处理30-40min。全水分分析可以和烘干同时进行，将烘干完的试样放到制样机中制样，30s左右可以完成制样，如果硬度较大，则等1min左右，制样返程之后应该密封保存，避免受潮。

(2)控制化验操作误差

在实际化验的过程中，如果出现操作误差会直接影响化验结果的精准性。在干燥方面，如果是煤块比较大的煤样，则在钢板上自然风干。如果有特殊需求，则采用烘干的方式使煤块变得干燥，但在烘干的过程中要保持煤块性质不会发生改变。为了减少失误操作、错误操作的情况，要提升技术人员的专业素养和职业素质。要制定详细的技术规范，对技术人员的操作行为进行严格的约束和管理，同时也要确保技术人员的专业水平，不仅要掌握专业的化验知识，还应该具备丰富的化验经验，可以应对各种突发情况。

(3)构建信息管理系统

为了提升煤质化验的准确性，需要采用现代科技，可以构建煤质化验管理信息系统。在信息系统的作用下，煤样运输车进入运煤通道之后，地磅会测量运输车的重量，LED屏中会直接显示车辆信息和重量参数。车辆根据屏幕安排的路线进入机械化采样区，利用自动化管理系统进行自动化采样操作，促进采样质量和效率的提升。

5.结语

综上所述，煤质化验技术在火电厂管理的过程中发挥着十分重要的作用，为了提升煤质化验的质量，需要了解煤质化验技术应用过程中存在的问题，然后采取针对性的改进措施。主要针对采样、制样、工业分析等问题采取改进措施，不仅要优化采样和制样的质量，还要提升技术人员的专业水平，加强操作管理，同时进行信息化、自动化的建设，提升采样、制样、分析的质量和效率。