1 前言

目前，隨著國(guó)內(nèi)電力需求旺盛以及火電裝機(jī)容量的不斷突破，導(dǎo)致電煤用量的增加，許多電廠對(duì)煤的存量不足，停機(jī)等煤的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；同時(shí)，由于電煤資源供需關(guān)系的不平衡，導(dǎo)致眾多發(fā)電廠使用與原設(shè)計(jì)煤種相差較大的煤種，致使電廠機(jī)組的運(yùn)行受到嚴(yán)重的威脅。近年來(lái)，發(fā)電廠的機(jī)組頻頻發(fā)生鍋爐滅火、結(jié)渣、受熱面超溫爆管等事故，除了設(shè)備自身問題外，與鍋爐所用煤種不符合原設(shè)計(jì)要求有很大關(guān)系。本文將從煤質(zhì)化驗(yàn)以及煤質(zhì)的變化這兩個(gè)角度對(duì)發(fā)電的影響進(jìn)行論述。

2 煤質(zhì)化驗(yàn)對(duì)火力發(fā)電的影響

煤質(zhì)化驗(yàn)對(duì)保證電廠正常的運(yùn)行有著至關(guān)重要的意義，發(fā)電機(jī)組對(duì)煤的質(zhì)量有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，并不是所有煤都適合發(fā)電，發(fā)電機(jī)組不同，煤質(zhì)也不同，這就需要做好煤質(zhì)的化驗(yàn)工作，對(duì)煤的揮發(fā)分、灰分、發(fā)熱量、水分、含硫量等指標(biāo)進(jìn)行分析，確保機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.1 揮發(fā)分測(cè)定對(duì)發(fā)電的影響

揮發(fā)分是煤在加熱過程中析出的可燃性氣體。揮發(fā)分被認(rèn)為是判定煤炭種類及煤質(zhì)好壞的首要指標(biāo)，根據(jù)揮發(fā)分的大小，一般將電廠用煤分為：無(wú)煙煤、煙煤、褐煤三種，揮發(fā)分含量越高，著火越容易。但是，并不是揮發(fā)分含量越高越好，而是要根據(jù)鍋爐的設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確的測(cè)定煤的揮發(fā)分以評(píng)價(jià)煤質(zhì)好壞，使用按原設(shè)計(jì)的揮發(fā)分煤種或相近的煤種，以保證鍋爐的正常運(yùn)行。

2.2 灰分測(cè)定對(duì)發(fā)電的影響

煤的灰分是指煤完全燃燒以及煤中無(wú)機(jī)物在（815±10）℃下發(fā)生分解、復(fù)合反應(yīng)后剩余的殘?jiān)；曳趾吭礁撸瑢?duì)熱能的消耗越大。高灰分的煤會(huì)推遲著火點(diǎn)，使燃燒溫度下降，降低煤燃燒時(shí)的穩(wěn)定性以及燃盡度，從而使燃燒不完全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起滅火、打炮等影響機(jī)組的安全運(yùn)行。燃煤的灰分含量越高，爐膛受熱面的沾污和磨損越嚴(yán)重，同時(shí)會(huì)造成過熱器超溫對(duì)機(jī)組造成威脅。由于燃煤中灰分的比重約為可燃物質(zhì)比重的2倍。灰分含量越高，原煤及煤粉重量越大；煤粉粒度越大，灰分含量越高，可燃組分越低，這會(huì)影響到煤粉的完全燃燒，因此，準(zhǔn)確測(cè)定煤質(zhì)的灰分對(duì)選擇合適的煤質(zhì)以增加煤質(zhì)的利用率，保護(hù)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行有著不可替代的作用。

2.3 發(fā)熱量測(cè)定對(duì)發(fā)電的影響

火力發(fā)電主要是將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能通過一系列轉(zhuǎn)換變成電能。測(cè)定鍋爐的發(fā)熱量可以計(jì)算出爐膛的熱負(fù)荷，選擇磨煤機(jī)的容量以及發(fā)電供電的煤耗率(判斷電廠經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主要參數(shù))，同時(shí)，發(fā)熱量也可作為煤計(jì)價(jià)的主要參數(shù)；煤的發(fā)熱量越高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大，利用煤的發(fā)熱量可計(jì)算煤在燃燒、汽化時(shí)的煤耗量、熱平衡和熱效率，從而判斷是否需要改進(jìn)操作條件和工藝流程，以期熱能能被利用大化。同時(shí)，依據(jù)煤的發(fā)熱量能大概算出鍋爐燃燒的理論容氣量、煙氣量及理論燃燒溫度；另外，發(fā)熱量可作為煤所有特性的綜合指標(biāo)，對(duì)于煤質(zhì)的研究和分類有重要的意義。

2.4 水分測(cè)定對(duì)發(fā)電的影響

煤中的水分可分為內(nèi)在水分和表面水分，它的存在不僅會(huì)降低發(fā)熱量，同時(shí)，由于蒸發(fā)等消耗熱能使?fàn)t溫降低，造成煤粉著火困難，增加排煙量影響正常的供煤。當(dāng)水分含量大于5%時(shí)，就會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行，而水分含量大于12%時(shí)，就會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。煤的水分含量低、燃燒完全，發(fā)熱量高；反之，則不然。因此，水分是評(píng)價(jià)是計(jì)算煤炭質(zhì)量的重要依據(jù)，它直接影響著入場(chǎng)煤的數(shù)量和發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，因給與足夠的重視。

2.5 含硫量測(cè)定對(duì)發(fā)電的影響

煤中的硫包括有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩種，另外，少數(shù)煤中還含有單質(zhì)硫。硫被認(rèn)為是煤中的有害元素之一，煤在燃燒過程中會(huì)生成二氧化硫。二氧化硫不僅能形成酸雨，污染環(huán)境，它還可腐蝕設(shè)備，導(dǎo)致鍋爐管道爆裂，水冷壁泄露，鍋爐熄火，增加電廠設(shè)備的維修更新費(fèi)用。有些硫鐵礦含量較多的煤，在氧化后放出熱量，由于散熱不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煤堆溫度升高而引起自燃，給電廠帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，含硫量的測(cè)定對(duì)于選擇發(fā)電用煤的品種非常必要。

3 煤質(zhì)變化對(duì)火力發(fā)電的影響

目前，由于煤炭市場(chǎng)供應(yīng)不足，破壞了電煤資源的供需平衡，適合鍋爐使用的煤種購(gòu)買不足，導(dǎo)致電煤質(zhì)量下降，入爐煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)相差較大，影響了火電廠機(jī)組的正常運(yùn)行。這些問題主要包括機(jī)組燃燒穩(wěn)定性下降、鍋爐使用率降低、電廠用電、用煤的增加，以及設(shè)備磨損導(dǎo)致維修費(fèi)用的增加等.

3.1 煤質(zhì)主要指標(biāo)變化對(duì)火力發(fā)電的影響

煤質(zhì)主要指標(biāo)由揮發(fā)份、灰分、水分、發(fā)熱量等構(gòu)成。煤粉顆粒中的揮發(fā)分含量越大，煤粉燃燒越完全；另外，煤中揮發(fā)分的析出可增大煤顆粒間隙和燃燒反應(yīng)的表面積，從而使煤燃燒完全。而揮發(fā)分含量過低會(huì)使煤粉著火困難，降低燃燒的穩(wěn)定性，且易造成末級(jí)過熱器、再熱器超溫甚至爆管。同時(shí)，升高鍋爐尾部排煙溫度，增大了排煙損失。

煤粉中灰分含量越大，會(huì)使煤粉顆粒的可磨性顯著下降，

在同樣給煤量情況下，會(huì)導(dǎo)致煤粉顆粒硬度和濃度的增加，造成磨煤機(jī)、送煤管道嚴(yán)重漏煤；鍋爐受熱面爆管頻發(fā)；引風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行及使用壽命造成嚴(yán)重影響。

煤中水分不能燃燒且能吸收爐內(nèi)熱量，一般狀態(tài)下蒸發(fā)1 kg的水分，大約需要吸收2510 kJ的熱量， 這將導(dǎo)致爐內(nèi)溫度下降，煤粉著火困難，鍋爐利用率下降。另外，煤中水分增加會(huì)加大排煙量，增加了熱能損失和引風(fēng)機(jī)的電能消耗。煤質(zhì)水分含量高，會(huì)促使煙氣中的硫化物形成硫酸蒸汽和硫酸液滴，鍋爐尾部受熱面易被堵灰和腐蝕，另外，會(huì)造成磨煤困難，增加電廠用電能耗。

煤的發(fā)熱量是鍋爐設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)發(fā)熱量數(shù)值的高低也可判斷煤的品質(zhì)。假如入爐煤的發(fā)熱量低于原設(shè)計(jì)，爐內(nèi)溫度必然低于理論值，這就不利于煤粉的著火和完全燃燒，同時(shí)增加了排煙損失，降低了發(fā)熱效率。當(dāng)發(fā)熱量降至一定數(shù)值，將引起燃燒不穩(wěn)甚至滅火，需要加入助燃劑以保證機(jī)組的穩(wěn)定。當(dāng)煤發(fā)熱量降低，而用煤量又不增加，會(huì)導(dǎo)致蒸汽參數(shù)及蒸發(fā)量的下降，但是增加了用煤量，又會(huì)升高過熱汽和爐膛排煙的溫度。為了降低鍋爐溫度，增加降溫水量，又會(huì)使省煤器沸騰。反之，如果煤的發(fā)熱量高于原設(shè)計(jì)，爐溫必然升高，煤灰會(huì)發(fā)生軟化、熔融，造成爐內(nèi)結(jié)渣影響到鍋爐機(jī)組的使用。

3.2 煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

通常情況下，鍋爐應(yīng)使用與設(shè)計(jì)煤種相同或接近的煤種，以確保鍋爐燃燒穩(wěn)定性及正常運(yùn)行。當(dāng)鍋爐的用煤質(zhì)量難以保證，且煤種超出原設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)的使用范圍時(shí)，將影響鍋爐的運(yùn)行調(diào)整，增加鍋爐的煙溫偏差，也可能導(dǎo)致過熱器管局部超溫。在對(duì)一些電廠發(fā)生過熱器爆管進(jìn)行分析鑒定后發(fā)現(xiàn)，除管材本身溫度余量偏小會(huì)造成管材發(fā)生惡化外，煤質(zhì)變差是導(dǎo)致管材性能惡化的主要原因。

4 結(jié)論

由于火電廠是以煤為主要生產(chǎn)原料，因此，其質(zhì)量的好壞直接影響著火電廠的安全穩(wěn)定生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。為此：(1)發(fā)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)的要求，選擇適合的煤種。(2)確定入爐煤煤質(zhì)控制指標(biāo)。煤質(zhì)對(duì)燃煤電廠安全經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要，必須制定合適的指標(biāo)保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。(3)發(fā)電企業(yè)應(yīng)加快煤質(zhì)的在線快速檢測(cè)建設(shè)，為發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行提供及時(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)。(4)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)人員的培訓(xùn)，提高工作人員化驗(yàn)?zāi)芰Γ员慵皶r(shí)對(duì)鍋爐、運(yùn)輸電廠成本、系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，確保電廠機(jī)組的正常運(yùn)行，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。