某電廠煤質變化對鍋爐效率和煤耗的影響

1、煤質變化對鍋爐熱效率和煤耗的影響自04年以來，隨著中國經(jīng)濟的高速增長和電煤需求的大幅增加，煤炭市場逐步進入了賣方市場，煤價一路攀升，電煤供應日趨緊張，在07年末08年初達到頂峰，發(fā)電用煤面臨著量少質差的雙重壓力。煤的種類及煤質對鍋爐燃燒設備的結構型式、受熱面布置、運行經(jīng)濟性和安全性都有很大影響，煤質改變或煤質下降將給鍋爐熱效率乃至整個電廠帶來嚴重問題，鍋爐熱效率的下降直接導致機組發(fā)電煤耗的上升，造成電廠經(jīng)濟效益的下降。 一、煤質變化對鍋爐燃燒的影響廣義上講煤的工業(yè)分析主要包括水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、硫分和發(fā)熱量，分析這些指標變化對鍋爐運行的影響有著重要意義。鍋爐按照設計煤種來燃燒可以達到最

2、佳的熱效率，如果煤質偏離鍋爐設計參數(shù)則會對鍋爐燃燒工況產(chǎn)生較大影響。1、水分的影響 水分的存在不僅使煤中可燃質含量相對減少，降低了發(fā)熱量，還會因受熱蒸發(fā)、汽化而消耗大量的熱量，導致爐膛溫度降低，煤粉著火困難，排煙量增大，增加了廠用電率，同時，增大了輸煤系統(tǒng)堵塞的機率。水分高，會降低爐內(nèi)溫度，使著火困難燃燒不完全，機械和化學不完全燃燒熱損失會增加。水分會吸熱變成水蒸氣隨同煙氣排除爐外，增加煙氣量而使排煙熱損失增加，降低鍋爐熱效率，同時使引風機電流增大，也為低溫受熱面積灰、腐蝕創(chuàng)造了條件。根據(jù)有關資料，煤中的水分每增加5%，由于排煙熱損失而使鍋爐效率下降0.5%左右。2、揮發(fā)分的影響在煤的燃燒中，

3、揮發(fā)份是最為重要的指標，揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒提供了極其有利的條件，另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。揮發(fā)份越高，煤越容易燃燒，燃盡效果也最好，煤粉著火提前，火焰中心下移，有利于鍋爐水冷壁輻射吸熱，可以降低排煙溫度水平，有利于提高鍋爐熱效率降低發(fā)電煤耗。揮發(fā)份含量降低時，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達到著火所需的時間變長，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。3、灰分的影響燃料中的灰份在

4、燃燒過程中不但不能放出熱量而且還要吸收熱量。因此，灰份含量越大，發(fā)熱量越低，容易導致著火困難和著火延遲；同時爐膛燃燒溫度顯著降低，煤的燃盡度變差，造成飛灰可燃物高?；曳莺吭龃螅剂？赡鼙换覍影剂１砻嫒紵俾式档?，火焰的傳播速度減小，造成燃燒不良；另外飛灰濃度越高，使鍋爐受熱面特別是尾部的省煤器、空預器受熱面的磨損加劇。排灰量增加，也使得除塵費用及廠用電上升，同時飛灰和爐渣的熱物理損失變大，從而降低了鍋爐的效率?；曳置吭黾?%，理論燃燒溫度平均降低約5度，因而使煤粉著火發(fā)生困難，引起燃燒不良，甚至爆燃，熄火。統(tǒng)計資料顯示，平均灰份若從13%上升到18%，鍋爐強迫停運率將從1.3%上升到7

5、.5%。4、熱值的影響發(fā)熱量是反映煤粉燃燒好壞的一個重要指標。當煤的發(fā)熱量下降到一定程度時，不僅會引起燃燒不穩(wěn)定、不完全，而且可能導致鍋爐滅火等故障。實驗數(shù)據(jù)表明，燃煤的低位發(fā)熱量下降1 mj/kg，廠用電率將提高0.5%。此外燃煤發(fā)熱量下降對鍋爐機組的可用率影響巨大。美國電力公司的一項研究表明，美國全國燃煤機組10年間，燃煤平均發(fā)熱量從27.328mj/kg下降到24.65 mj/kg，可用率下降了13%。5、硫分的影響煤中含硫量大時，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運行。二、煤質變化對我廠機組經(jīng)濟性的影響1、 煤質變化對機組

6、廠用電率的影響我廠設計煤種均為優(yōu)質煙煤，近幾年入廠煤相對鍋爐設計煤種發(fā)生了較大變化，下表為07、08年入爐煤煤質統(tǒng)計。1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全水分8.788.629.088.78.568.678.939.178.719.788.568.92干燥基揮發(fā)分32.233.934.4836.333.930.832.5631.931.432. 930.229.4空干基灰分29.627.426.5427.827.926.624.825.925.724.327.126.2全硫1.521.691.811.911.891.831.891.961.962.061.931.85低位熱

7、值20.221.021.0720.820.821.5621.921.5121.721.921.521.9 表一07年煤質數(shù)據(jù)表二08年1-8月份煤質數(shù)據(jù)1月2月3月4月5月6月7月8月全水分9.39.219.379.39.339.610.410.07干燥基揮發(fā)分23.525.122.519.62019.1520.9523.22空干基灰分27.2732.6531.0334.4235.2633.7836.5733.88全硫1.681.521.341.841.621.922.041.80低位熱值21.0819.819.318.5818.1517.417.7718.06圖1 入爐煤工業(yè)分析成分變化圖從

8、以上煤質報表可以看出，08年煤質與07年相比，差距較大，水分平均上升近1%，揮發(fā)分下降8%，灰分上升8%，低位熱值下降3mj/kg，從工業(yè)成分分析看，煤質較差。劣質煤灰分高，熱值低，同樣出力條件下鍋爐燃煤量增加，300mw負荷下我廠鍋爐設計燃料消耗量一期為125.5 t/h，二期為 121.43t/h，由于煤質下降，滿負荷下的燃煤量增加到160-170t/h，最高時180 t/h。由于煤質嚴重偏離設計值，使鍋爐運行參數(shù)偏離經(jīng)濟運行范圍。機組煤量高，鍋爐總風量也隨之升高，制粉系統(tǒng)及六大風機出力均比同等工況下升高，燃料上煤時間延長，入爐煤灰分的上升，使鍋爐除灰除渣系統(tǒng)也不堪重負，負壓飛灰系統(tǒng)基本是

9、全天運行，除渣工作量也增加近一倍。今年前8個月較去年同期增加廠用電量1325萬kwh，廠用電率升高約0.3%，使煤耗升高1g/kwh。2、#3、#4機組脫硫投運后對廠用電率的影響我廠二期脫硫自去年下半年投入運行后，機組廠用電率明顯上升。今年前8個月脫硫用電量3198萬kwh，廠用電率增加約1.16%，使供電煤耗增加3.8 g/kwh。3、煤質變化對鍋爐效率的影響根據(jù)鍋爐熱效率反平衡計算公式，鍋爐熱效率=100-排煙熱損失q2-化學不完全燃燒熱損失q3-機械不完全燃燒熱損失q4-散熱損失q5-灰渣物理熱損失q6。從實際運行情況看，化學不完全燃燒熱損失q3、散熱損失q5、灰渣物理熱損失q6在煤質發(fā)

10、生變化時變化很小。對鍋爐效率影響較大的主要是排煙熱損失q2和機械不完全燃燒熱損失q4。由于入爐煤水分上升1%，使排煙溫度升高，排煙熱損失增大而使鍋爐效率下降0.1%。灰分的大幅升高也使鍋爐排煙熱損失升高，隨著灰分的上升，入爐煤熱值相應降低，今年熱值與去年比較平均下降3mj/kg，同等工況下煤量、風量增加，鍋爐排煙熱損失、機械不完全燃燒熱損失明顯升高，鍋爐熱效率下降約1.6%。另外揮發(fā)分的明顯下降也使飛灰含碳量和大渣含碳量增高，機械不完全燃燒熱損失增大，據(jù)統(tǒng)計，今年飛灰可燃物較去年升高0.3%，使鍋爐效率下降0.108%。因煤質下降使鍋爐熱效率下降約1.81%，使發(fā)電煤耗上升5.4g/kwh。8

11、月份#1-#4爐供電煤耗高達350.75g/kwh，比去年同期升高6.3 g/kwh。結論：#1、#2爐因煤質變差鍋爐熱熱效率下降1.81%，使發(fā)電煤耗增加5.4g/kwh，廠用電率升高使供電煤耗增加1g/kwh，合計使機組供電煤耗比去年同期升高6.4 g/kwh。8月份熱力試驗結果表明，#3、#4爐熱效率爐因煤質原因下降幅度約1.54%，使發(fā)電煤耗增加4.62g/kwh，廠用電率升高使供電煤耗增加1g/kwh，脫硫用電使供電煤耗增加3.8g/kwh，合計使機組供電煤耗比去年同期升高9.42 g/kwh。4、煤質變化對鍋爐利用系數(shù)的影響由于煤質變差，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)，被迫投油助燃次數(shù)明顯增多，

12、多次發(fā)生鍋爐結焦現(xiàn)象，嚴重威脅鍋爐的安全運行，同時鍋爐受熱面磨損加劇，設備故障率上升。據(jù)統(tǒng)計，今年前7個月共發(fā)生8起鍋爐滅火，4次受熱面泄漏，設備停運306小時，設備可用率下降2.61%，經(jīng)濟損失較大，這也是發(fā)電企業(yè)不得不面臨的嚴峻事實。不可否認，在煤源緊張、庫存長期偏低、煤質差的不利形勢下，運行在線調整、指標監(jiān)督發(fā)揮了舉足輕重的作用，相比07年，飛灰可燃物控制較好，排煙溫度除#1爐上升4外，其他指標與去年同期基本持平，各項經(jīng)濟指標嚴格按照設計值運行，這在一定程度上抵消了煤質變差帶來的巨大負面影響，提高了發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。三、當前形勢下應采取的措施1、加強入廠煤質管理，盡量保證煤種接近設計煤種。2、加強入廠煤、入爐煤的化驗分析，準確掌握煤炭的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，特別是水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰分等指標，及時提供給運行人員便于及時調整。3、加強入爐煤摻配，保證煤質的穩(wěn)定性，保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。有效地摻配煤工作可提高劣質煤的利用率，降低燃料成本，同時可以通過摻配煤減少或降低煤質變化給鍋爐造成的影響。 4、加強燃燒調整，運行人員可根據(jù)煤質化驗單給定的煤質變化情況，及時進行燃燒調整合理配風、從而達到安全運行的目的。5、目前#1、#3、#4爐氧量測點存在指示不準的缺陷，需要盡快解決，使運行人員調整時有