某電廠煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐效率和煤耗的影響

1、煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐熱效率和煤耗的影響自 04 年以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)和電煤需求的大幅增加，煤炭市場(chǎng)逐步進(jìn)入了賣方市場(chǎng)，煤價(jià)一路攀升，電煤供應(yīng)日趨緊張，在07 年末 08 年初達(dá)到頂峰，發(fā)電用煤面臨著量少質(zhì)差的雙重壓力。煤的種類及煤質(zhì)對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式、受熱面布置、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性都有很大影響，煤質(zhì)改變或煤質(zhì)下降將給鍋爐熱效率乃至整個(gè)電廠帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題，鍋爐熱效率的下降直接導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電煤耗的上升，造成電廠經(jīng)濟(jì)效益的下降。一、煤質(zhì)變化對(duì)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(biāo)變化對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響有著重要意義。鍋爐按照設(shè)計(jì)煤種來(lái)燃燒可

2、以達(dá)到最佳的熱效率，如果煤質(zhì)偏離鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)則會(huì)對(duì)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(zhì)含量相對(duì)減少，降低了發(fā)熱量，還會(huì)因受熱蒸發(fā)、汽化而消耗大量的熱量，導(dǎo)致?tīng)t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(shí)，增大了輸煤系統(tǒng)堵塞的機(jī)率。水分高，會(huì)降低爐內(nèi)溫度，使著火困難燃燒不完全，機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒熱損失會(huì)增加。水分會(huì)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(shí)使引風(fēng)機(jī)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(guān)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

3、燃燒中，揮發(fā)份是最為重要的指標(biāo)，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(yīng)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(shí)，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達(dá)到著火所需的時(shí)間變長(zhǎng)，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(duì)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

4、的灰份在燃燒過(guò)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(dǎo)致著火困難和著火延遲；同時(shí)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。灰份含量增大，碳?？赡鼙换覍影?，碳粒表面燃燒速率降低，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(yù)器受熱面的磨損加劇。排灰量增加，也使得除塵費(fèi)用及廠用電上升，同時(shí)飛灰和爐渣的熱物理?yè)p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(jì)資料顯示，平均灰份若從13%上升到18%，鍋爐強(qiáng)迫停運(yùn)率將從1.3

5、%上升到7.5%。4、熱值的影響發(fā)熱量是反映煤粉燃燒好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)煤的發(fā)熱量下降到一定程度時(shí)，不僅會(huì)引起燃燒不穩(wěn)定、不完全，而且可能導(dǎo)致鍋爐滅火等故障。實(shí)驗(yàn)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(duì)鍋爐機(jī)組的可用率影響巨大。美國(guó)電力公司的一項(xiàng)研究表明，美國(guó)全國(guó)燃煤機(jī)組10 年間，燃煤平均發(fā)熱量從27.328Mj/kg 下降到 24.65Mj/kg ，可用率下降了13%。5、硫分的影響煤中含硫量大時(shí)，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空 氣預(yù)熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運(yùn)行。二、煤質(zhì)變化對(duì)我廠機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

6、1、 、煤質(zhì)變化對(duì)機(jī)組廠用電率的影響3 / 11我廠設(shè)計(jì)煤種均為優(yōu)質(zhì)煙煤，近幾年入廠煤相對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)煤種發(fā)生了較大 變化，下表為07 年煤質(zhì)數(shù)據(jù)07、 08年入爐煤煤質(zhì)統(tǒng)計(jì)。表一全水分干燥基揮發(fā)分空干基灰分全硫低位熱值1234568.7832.229.61.5220.28.6233.927.41.6921.09.0834.484/ 1125.91.8121.078.736.327.81.9120.88.5633.927.91.8920.88.6730.826.61.8321.567898.9332.5624.81.8921.99.1731.91.9621.518.7131.425.71.9621

7、.7109.7832. 924.32.0621.9118.5630.227.11.9321.5128.9229.426.21.856/ 119.3全水分干燥基揮發(fā)分空干基灰分全硫低位熱值 1 月9.323.527.271.6821.082月9.2125.132.651.5219.83月9.3722.531.031.3419.634.421.8418.5859.332035.261.6218.1569.619.1533.781.9217.4710.420.9536.572.0417.77810.078/ 1123.2233.881.8018.06入爐煤工業(yè)分析成分變化圖4035302520151

8、050水分揮發(fā)分灰分熱值07年 08年圖 1 入爐煤工業(yè)分析成分變化圖從以上煤質(zhì)報(bào)表可以看出， 08 年煤質(zhì)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(zhì)較差。劣質(zhì)煤灰分高，熱值低，同樣出力條件下鍋爐燃煤量增加， 300MW 負(fù)荷下我廠鍋爐設(shè)計(jì)燃料消耗量一期為125.5 T/H,二期為121.43T/H,由于煤質(zhì)下降， 滿負(fù)荷下的燃煤量增加到160-170T/H,最高時(shí)180T/H。由于煤質(zhì)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì) 值，使鍋爐運(yùn)行參數(shù)偏離經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍。機(jī)組煤量高，鍋爐總風(fēng)量也隨之升高，制粉系統(tǒng)及六大風(fēng)機(jī)出力均比同等工況下升高

9、，燃料上煤時(shí)間延長(zhǎng)，入爐煤灰分的上升，使鍋爐除灰除渣系統(tǒng)也不堪重負(fù)，負(fù)壓飛灰系統(tǒng)基本是全天運(yùn)行，除渣工作量也增加近一倍。今年前8 個(gè)月較去年同期增加廠用電量1325 萬(wàn)kWh,廠用電率升高約0.3%,使煤耒升高1g/kWh。2、 #9/ 113、 #4 機(jī)組脫硫投運(yùn)后對(duì)廠用電率的影響我廠二期脫硫自去年下半年投入運(yùn)行后，機(jī)組廠用電率明顯上升。今年前 8 個(gè)月脫硫用電量3198萬(wàn)kWh,廠用電率增加約1.16%,使供電煤耗增加3.8 g/kWh。3、煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐效率的影響根據(jù)鍋爐熱效率反平衡計(jì)算公式，鍋爐熱效率 于100-排煙熱損失q-化學(xué)不 完全燃燒熱損失q-機(jī)械不完全燃燒熱損失q-散熱損失q

10、-灰渣物理熱損失3452q6。從實(shí)際運(yùn)行情況看，化學(xué)不完全燃燒熱損失q3、散熱損失q5 、灰渣物理熱損失q 在煤質(zhì)發(fā)生變化時(shí)變化很小。對(duì)鍋爐效率影響較大的主要是排煙熱損失6q2 和機(jī)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%?；曳值拇蠓咭彩瑰仩t排煙熱損失升高，隨著灰分的上升，入爐煤熱值相應(yīng)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(fēng)量增加，鍋爐排煙熱損失、機(jī)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(jī)械不完全燃燒熱損失增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年飛灰可燃物

11、較去年升高0.3%，使鍋爐效率下降0.108%。因煤質(zhì)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月份#1-#4爐供電煤耗高達(dá)350.75g/kWh,比去年同期升高 6.3g/kWh。結(jié)論：#1 、 #2 爐因煤質(zhì)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(jì)使機(jī)組供電煤耗比去年同期升高6.4 g/kWh。8 月份熱力試驗(yàn)結(jié)果表明， #3、 #4 爐熱效率爐因煤質(zhì)原因下降幅度約1.54%，使發(fā)電煤耗增加4.62 g/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4.63 /kW

12、h,合計(jì)使機(jī)組供電煤耗比去年同期升高9.42g/kWh。4、煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐利用系數(shù)的影響由于煤質(zhì)變差，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)，被迫投油助燃次數(shù)明顯增多，多次發(fā)生鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行，同時(shí)鍋爐受熱面磨損加劇，設(shè)備故障率上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年前 7 個(gè)月共發(fā)生8 起鍋爐滅火， 4 次受熱面泄漏，設(shè)備停運(yùn) 306 小時(shí)，設(shè)備可用率下降2.61%，經(jīng)濟(jì)損失較大，這也是發(fā)電企業(yè)不得不面臨的嚴(yán)峻事實(shí)。不可否認(rèn)，在煤源緊張、庫(kù)存長(zhǎng)期偏低、煤質(zhì)差的不利形勢(shì)下，運(yùn)行在線調(diào)整、指標(biāo)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(biāo)與去年同期基本持平，各項(xiàng)

13、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)值運(yùn)行，這在一定程度上抵消了煤質(zhì)變差帶來(lái)的巨大負(fù)面影響，提高了發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。三、當(dāng)前形勢(shì)下應(yīng)采取的措施1 、加強(qiáng)入廠煤質(zhì)管理，盡量保證煤種接近設(shè)計(jì)煤種。2、加強(qiáng)入廠煤、入爐煤的化驗(yàn)分析，準(zhǔn)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(biāo)，及時(shí)提供給運(yùn)行人員便于及時(shí)調(diào)整。3、加強(qiáng)入爐煤摻配，保證煤質(zhì)的穩(wěn)定性，保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。有效地?fù)脚涿汗ぷ骺商岣吡淤|(zhì)煤的利用率，降低燃料成本，同時(shí)可以通過(guò)摻配煤減少或降低煤質(zhì)變化給鍋爐造成的影響。11 / 114、加強(qiáng)燃燒調(diào)整，運(yùn)行人員可根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)單給定的煤質(zhì)變化情況，及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整合理配風(fēng)、從而達(dá)到安全運(yùn)行的目的。5 、目前 #1、 #3、 #4 爐氧量測(cè)點(diǎn)存在指示不準(zhǔn)的缺陷，需要盡快解決，使運(yùn)行人員調(diào)整時(shí) 有明確