火力發(fā)電用電煤的標準要求[1]

1、 熱電煤的標準要求 火電廠用的燃質量對鍋爐設計和生產(chǎn)過程都是重要的基本依據(jù)。燃料煤的特性包括兩個方面：一是煤特性，二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、元素含量（碳、氫、氧、氮、硫）、發(fā)熱量、著火溫度、可磨性、粒度等。這些指標與燃燒、加工（例如磨成煤粉）、輸送和儲存有直接關系?；姨匦灾该夯业幕瘜W成分、高溫下的特性、以及比電阻等。這些特性對燃燒后的清潔程度，對鋼材的腐蝕性以及煤灰的清除等有很大的影響。 電力用煤就類別來說，主要有褐煤、長焰煤、不粘結煤、貧煤；氣煤以及少量的無煙煤。從商品煤來說，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣質煤主要指對鍋爐運行不利的多灰分（大于40%）低熱值

2、（小于15。73兆焦/千克）的煙煤、低揮發(fā)分（小于10%）的無煙煤、水分高熱值低的褐煤以及高硫（大于2%）煤等。 電廠煤粉爐對煤種的適用范圍較廣，燃用劣質煤是火電廠對社會的一項貢獻。它既可以設計成燃用高揮發(fā)分的褐煤，也可設計成燃用低揮發(fā)分的無煙煤。但對一臺已安裝使用的鍋爐來講，不可能燃用各種揮發(fā)分的煤炭，因為它受到噴燃器型式和爐膛結構的限制。發(fā)電用煤質量指標有： 1、揮發(fā)分： 是判明煤炭著火特性的首要指標。揮發(fā)分含量越高，著火越容易。根據(jù)鍋爐設計要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太大，否則會影響鍋爐的正常運行。如原設計燃用低揮發(fā)分的煤而改燒高揮發(fā)分的煤后，因火焰中心逼近噴燃器出口，可能因燒壞噴燃器而

3、停爐；若原設計燃用高揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會因著火過遲使燃燒不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤時要盡量按原設計的揮發(fā)分煤種或相近的煤種供應。 2、灰分：灰分含量會使火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆担饡r間推遲，燃燒不穩(wěn)定，爐溫下降。 3、水分：水分是燃燒過程中的有害物質之一，它在燃燒過程中吸收大量的熱，對燃燒的影響比灰分大得多。 4、發(fā)熱量： 為的發(fā)熱量是鍋爐設計的一個重要依據(jù)。由于電廠煤粉對煤種適應性較強，因此只要煤的發(fā)熱量與鍋爐設計要求大體相符即可。 5、灰熔點：由于煤粉爐爐膛火焰中心溫度多在1500以上，在這樣高溫下，煤灰大多呈軟化或流體狀態(tài)。 6、煤的硫分： 硫是煤中有害雜質，雖對燃燒本

4、身沒有影響，但它的含量太高，對設備的腐蝕和環(huán)境的污染都相當嚴重。因此，電廠燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超過2.5%。 一、礦物原料特點 (一) 煤的物理性質 煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質及其聚積條件、轉化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需要在實驗室測定外，其他根據(jù)肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據(jù)，并用以研究煤的成因、變質機理和解決煤層對比等地質問題。 1.顏色 是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的

5、結果。呈褐色黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。 2.光澤 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。 3.粉色 指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重

6、一般為1.051.2，煙煤為1.21.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.351.8。煤巖組成、煤化程度、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據(jù)外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約22.5；無煙煤的硬度最大，接近4。 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質、煤巖成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的

7、脆度最小。 7.斷口 是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。 8.導電性 是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。 (二) 煤的化學組成 煤的化學組成很復雜，但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類，以有機質為主體。煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機質的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成，隨煤化程度的變化而有規(guī)

8、律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類型有關。碳和氫是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時，氮不產(chǎn)生熱量，常以游離狀態(tài)析出，但在高溫條件下，一部分氮轉變成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環(huán)境，危害植物生產(chǎn)，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時，煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中，冶煉時又轉入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質量，不利于鋼鐵的鑄造和機械加工

9、。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時，各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，砷含量過高，會增加產(chǎn)品毒性，危及人民身體健康。 煤中的無機質主要是水分和礦物質，它們的存在降低了煤的質量和利用價值，其中絕大多數(shù)是煤中的有害成分。 另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾等，它們分別以有機或無機化合物的形態(tài)存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦達到工業(yè)品位或可綜合利用時，就是重要的礦產(chǎn)資源。 通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量，通過工業(yè)分析可以初步了解煤的性質，大致判斷煤的種類和用途。煤的工業(yè)分析包括對水分、灰分、揮發(fā)分的測定和固定碳的計算四項

10、內(nèi)容。 1.水分 指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、內(nèi)在水分和結晶水三種存在狀態(tài)。一般以煤的內(nèi)在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低，煤的內(nèi)部表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質。在煤的貯存過程中，它能加速風化、破裂，甚至自燃；在運輸時，會增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時間，降低生產(chǎn)效率；燃燒時，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季，還會使煤凍結，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，需要適量的水分才能成型。 2.灰分 是指煤在規(guī)定條件下完全燃燒后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經(jīng)過氧化、分解而來?；曳謱γ旱募庸だ脴O為不利?；曳?/p>

11、越高，熱效率越低；燃燒時，熔化的灰分還會在爐內(nèi)結成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排渣困難；煉焦時，全部轉入焦炭，降低了焦炭的強度，嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜，成分不同直接影響到灰分的熔點?；胰埸c低的煤，燃燒和氣化時，會給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業(yè)用途時，必須分析灰成分，測定灰熔點。 3.揮發(fā)分 指煤中的有機物質受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是對煤進行分類的主要指標，并被用來初步確定煤的加工利用性質。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤化程度有密切關系，煤化程度越低，揮發(fā)分越高，隨著煤化程度加深，揮發(fā)分逐漸降低。 4.固定碳 測定煤的揮發(fā)分時，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定

12、碳。它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物，可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系，因此，根據(jù)焦渣的外觀特征，可以定性地判斷煤的粘結性和工業(yè)用途。 (三)煤的工藝性質 為了提高煤的綜合利用價值，必須了解、研究煤的工藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。煤的工藝性質主要包括：粘結性和結焦性、發(fā)熱量、化學反應性、熱穩(wěn)定性、透光率、機械強度和可選性等。 1.粘結性和結焦性 粘結性是指煤在干餾過程中，由于煤中有機質分解，熔融而使煤粒能夠相互粘結成塊的性能。結焦性是指煤在干餾時能夠結成焦炭的性能。煤的粘結性是結焦性的必要條件，結焦性好的煤必須具有良好的粘結性，但粘結性好的煤不一定能單獨煉出質量好的焦

13、炭。這就是為什么要進行配煤煉焦的道理。粘結性是進行煤的工業(yè)分類的主要指標，一般用煤中有機質受熱分解、軟化形成的膠質體的厚度來表示，常稱膠質層厚度。膠質層越厚，粘結性越好。測定粘結性和結焦性的方法很多，除膠質層測定法外，還有羅加指數(shù)法、奧亞膨脹度試驗等等。粘結性受煤化程度、煤巖成分、氧化程度和礦物質含量等多種因素的影響。煤化程度最高和最低的煤，一般都沒有粘結性，膠質層厚度也很小。 2.發(fā)熱量 是指單位重量的煤在完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量，亦稱熱值，常用106J/kg表示。它是評價煤炭質量，尤其是評價動力用煤的重要指標。國際市場上動力用煤以熱值計價。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價

14、為以熱值計價。發(fā)熱量主要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關。為便于比較耗煤量，在工業(yè)生產(chǎn)中，常常將實際消耗的煤量折合成發(fā)熱量為2.930368×107J/kg的標準煤來進行計算。 3.化學反應性 又稱活性。是指煤在一定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反應能力。它是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標。反應性強弱直接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱。 4.熱穩(wěn)定性 又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。它是評價氣化用煤和動力用煤的又一項重要指標。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內(nèi)能否正常生產(chǎn)以及煤的氣化和燃燒效率。 5.透光率 指低煤化程度的煤

15、(褐煤、長焰煤等)，在規(guī)定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理后，所得溶液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區(qū)別褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。 6.機械強度 是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機械強度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高的機械強度。 7.可選性 是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質的難易程度。我國現(xiàn)行的選煤方法，詳見第四節(jié)規(guī)定應用基低位發(fā)熱量Qnet,ar=29271kj/kg(即7000kcal/kg)的燃料為標準煤。標準煤實際是不存在的，只是人為的規(guī)定。提出標準煤的主要目的是把不同燃料劃歸統(tǒng)一的標準，便于分析、比較熱力設備的經(jīng)濟性。不同的煤具有不同的發(fā)熱量，有時差別很大。因此，在相同容量、相同參數(shù)的鍋爐，在相同運行條件下，不能僅僅依據(jù)消耗燃料量的多少，來衡量鍋爐運行的經(jīng)濟性。如果把不同的燃煤都折算為統(tǒng)一的標準煤，那就容易判斷：哪一臺爐的標準煤耗量低，哪一臺鍋爐的運行經(jīng)濟性就好。不同發(fā)熱量的燃料消耗量換算成標準煤量的公式為：Bn=BQnet,ar