摘要：本文主要从挥发分、发热量、灰分、水分、硫分、灰熔点以及可磨性系数这几个煤质指标出发，分析煤质对火电厂安全性和经济性的影响，以此为依据确定适宜火电厂锅炉的煤炭指标，从而维护火电厂的综合效益。
关键词：煤质；火电厂；安全性；经济性；影响
引言
煤炭是火电厂生产得以有序运行的关键燃料，煤炭质量在一定程度上影响着煤炭燃烧的状态，关系着火电厂生产的安全性和稳定性。对于火电厂来说，一旦燃煤设计出现偏离，极易影响火电厂的运行效率，甚至给火电厂机组运行埋下安全隐患。在此种情况下，探讨煤质对火电厂安全性和经济性的影响，具有一定现实意义。
1挥发分与发热量
1.1挥发分
对于煤炭来说，挥发分是煤质的首要指标，其价值在于对煤炭的着火和燃烧特性进行判别，以此来对煤炭进行分类。在火电厂锅炉设计选型的过程中，挥发分是其中主要参数，挥发分的高低关系着煤炭着火的速度。通过分析发现，进入锅炉的煤炭具有较高的挥发分，当锅炉起停、深度调峰甚至处于故障状态时，在挥发分的作用下，可减少所投入助燃油的使用用量，促进锅炉燃烧。但应当注意的是，当挥发分高值超出火电厂锅炉设计上限时，锅炉喷燃器喷口的煤粉与着火距离较近，此种情况下极易给锅炉喷燃器造成损伤，影响锅炉的使用性能。对于煤炭来说，当挥发分过高时，煤炭存储面临着复杂的情况，极易导致存煤自燃，甚至导致输煤系统发生爆炸，为火电厂锅炉运行造成安全威胁。而当挥发分过低的情况下，锅炉炉膛内的煤粉着火会出现延后的情况，且机械出现明显的不完全热损失，锅炉飞回可燃物加大，这就势必会影响火电厂锅炉运行效率。
1.2发热量
就煤炭的发热量来看，其主要分为高位发热量和低位发热量两种类型，在火电厂锅炉运行过程中，主要利用煤炭的低位发热量。在火电厂锅炉运行过程中，当入炉煤的发热量较低并且未达到设计标准值时，锅炉炉膛内燃烧温度会有所降低，此时极易导致机械出现不完全燃烧情况，且锅炉排烟损失较大，导致火电厂锅炉运行效率较低。随着发热量的不断降低，锅炉燃烧的稳定性不足，亟待通过投油助燃来改善这一问题。当煤炭发热量降低时，需加入适量煤炭，确保锅炉内负荷趋于稳定，但此种情况下往往会加大锅炉烟气流量，锅炉内部减温水量有所增加，此时锅炉尾部受热面状态不良，所受磨损加大，导致锅炉炉膛出现结渣情况，影响火电厂锅炉使用性能的发挥。也就是说，火电厂运行的经济性受到煤质发热量的影响较大。
2灰分、水分、硫分
2.1灰分
煤质灰分往往会对火电厂运行的安全性和经济性产生强烈影响，较高的灰分往往会降低锅炉炉膛火焰传播速度，从而对锅炉燃烧稳定性产生影响。当煤炭发热量随之降低后，矿物质向灰分的转变需要热量的支持，这就导致机械出现不完全热损失，且这一损失不断加大，锅炉会炸热损失也有所提升，锅炉所受较大磨损，严重影响锅炉整体运行时效。但灰分较大的情况下，锅炉炉膛出现结渣情况，锅炉过热器温度升高，甚至超出标准值，此种情况下锅炉运行存在极大的安全风险，极易给火电厂造成安全事故。就煤质指标来看，随着灰分的增大，一次风风粉浓度有所上升，风速也相对提升，这就使得火电厂锅炉燃烧的状态发生改变，无论是风量还是风速配比等，都受到一定影响，锅炉无法处于正常工况，燃烧受到影响，发电煤耗加剧，从而影响火电厂的安全性与经济性。不仅如此，在火电厂锅炉运行过程中，随着灰分的升高，制粉除灰及燃煤运输等相关操作的耗电量加大，导致费用增加，且设备检修维护频率更高，火电厂灰场的使用寿命缩短，在多项因素的作用下，势必会加剧火电厂的综合费用，给火电厂的经济效益产生一定影响。
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2.2水分
煤炭中主要包含三种水分，其一是外在水分，其二是内在水分，其三是化合水分，在火电厂运行过程中所提到的煤炭水分一般是指外在水分，也就是指附着于煤炭颗粒表面的外来水分，主要来源于采煤、运输和保管等环节。就煤质对火电厂安全性和经济性的影响来看，煤炭中的水分会在一定程度上影响煤炭发热量，进而影响煤炭的有效热能。水分不具备燃烧特性，若煤炭水分较高，则煤炭中所含可燃物量较少，这就会令煤炭发热量有所降低，在此种条件下，水分会吸取一定热量，再次令煤炭有效热能降低。一般情况下煤炭中1kg水分蒸发需要依靠2500kj热量来实现。当煤炭中水分Mar不超出8%时满足火电厂锅炉稳定运行需求，一旦该数值超出8%，则会加大火电厂卸煤、输煤及制粉等相关操作难度，加剧火电厂运行成本，从而影响火电厂运行的经济效益。
2.3硫分
就煤质指标来看，其中硫分主要包含两种，分别是有机硫和无机硫，而在无机硫之下又可划分出两种类型，第一种是存在于硫酸盐中的无机硫，不具备燃烧特性，一般残留于锅炉煤灰中。第二种是硫与金属的化合物，具备燃烧特性。在火电厂锅炉运行过程中，硫产生会释放出一定热量，通过分析计算发现，1kg硫在燃烧后能够释放出9.2MJ的热量，但其中包含较多有毒有害气体，在火电厂运行过程中，往往需要采取措施对硫燃烧后所产生的污染进行处理，这就在一定程度上影响火电厂运行的经济性。与此同时，硫燃烧后会对锅炉受热面造成一定腐蚀，且处理难度较大，这也会对火电厂的经济效益产生一定影响。
3灰熔点与可磨性系数
3.1灰熔点
就煤质指标来看，灰熔点就是指煤灰的熔融性，但煤灰的熔点温度并不清晰，一般通过变形温度、软化温度和流动温度这三项来表示灰熔点，而在火电厂锅炉运行过程中一般以软化温度来代表灰熔点。煤灰成分是影响灰熔点的关键因素，灰分中包含诸多物质，有的熔点较高，有的熔点较低，该因素与灰熔点的高低存在正比例关系。就火电厂锅炉运行整体情况来看，当煤灰软化温度低于1350℃时，存在锅炉结渣的风险。煤炭种类的发热量也会对煤灰熔融性产生一定影响，因此在火电厂锅炉运行中，出于安全性和经济性的考虑，在煤种选择过程中必须要考虑灰熔点这一指标。
3.2可磨性系数
对于煤质来说，可磨性系数在一定程度上反映出煤炭粉碎的难易度，当煤炭的可磨性系数较小时，表示煤炭粉碎的难度较大，表明煤炭较硬。在火电厂运行过程中，一旦煤炭可磨性系数降低，会影响锅炉制粉系统的运行，加剧制粉耗电率，甚至对钢球和护板造成严重磨损，风扇磨的叶轮磨损严重，甚至会缩短其使用寿命。具体来说，当火电厂锅炉制粉耗电率呈上升状态时，热值会有所降低，此时制粉耗电率表现为直线快速上升形式，这就势必会给火电厂用电率造成严重影响，不利于火电厂经济效益的维护。煤炭的可磨性系数会对火电厂运行的经济性产生一定影响，因此可通过目测、敲击及粉碎等方式来确定煤炭硬度，必要情况下拒收含矸硬度超标的煤炭，从而保证可磨性系数的稳定性与合理性。
结语
总而言之，在火电厂运行过程中，很多入厂的煤炭并未与火电厂设计相符，甚至出现严重偏离设计值的情况，因此要高度重视煤质指标，分析煤质对火电厂安全性与经济性的影响，科学控制煤炭质量，以维护火电厂的安全高效运行。
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论文作者:邹小强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：火电厂论文; 锅炉论文; 煤炭论文; 煤质论文; 发热量论文; 熔点论文; 灰分论文; 《电力设备》2018年第14期论文;