(忻州广宇煤电有限公司 运行部 山西 忻州 034000)
摘 要: 本文通过分析燃煤的发热量、灰分、水分、挥发分和含硫量等主要指标的作用研究其在火力发电过程中产生的影响，建议应将设计煤种、锅炉性能、机组效率、燃料价格等多方面的因素作为电厂采购经济煤种的依据。
关键词: 煤质；变化；火力发电；影响
火力发电厂对使用的燃煤的质量有明确要求，并不是所有的煤都可以用来做火力发电的燃煤，再加上火力电厂的锅炉各不相同，不同的锅炉对燃煤的质量要求不同。为了能够令燃煤发挥充分作用，提高火力电厂的环保水平，同时也为了保证火力电厂的生产安全，必须选择符合质量要求的燃煤，因此做好煤质化验的工作十分必要。
1 煤质指标分析对火力发电的影响
煤质对电厂的安全生产具有重要意义，发电机组以及锅炉对煤质有严格要求，为了选用合适的燃煤，必须做好煤质化验工作，因此研究煤的发热量、灰分、水分、挥发分和含硫量等指标对发电的影响十分重要。
1.1 发热量测定对发电的影响
燃煤发热量是划分燃煤种类和分析煤质的重要指标，也是计算热平衡、热效率和耗煤量的依据，具有一定商业价值。发热量同时也是选择设备和燃烧方式的重要依据，还能用来确定动力用煤价格。燃煤发热量达到锅炉指定标准，才能确保锅炉燃烧稳定，发热量如果没有在指定标准的范围内，就容易引起锅炉燃烧不稳定和炉膛温度过低的现象，进而锅炉启动保护程序，导致火焰熄灭。
测定燃煤发热量的方法是取适量燃煤试样，将其放置在氧弹热量计中进行燃烧，氧弹热量计已充入过量氧气。再取适量基准量热物质苯甲酸在相似条件下进行燃烧，以此来确定热量计的热容量。根据试样燃烧前后量热系统的温升，并考虑到点火热等附加热因素的影响，经过校正得出弹筒发热量。再减掉硝酸形成热与硫酸校正热就得出高位发热量。明确试样中水分和氮的含量，再通过分析试样的高位发热量就可计算得出燃煤的恒容低位发热量。
1.2 灰分测定对发电的影响
灰分是燃煤经过燃烧后的残渣，并不是燃煤本身的组成成分。燃煤中矿物质的化学组成和矿物类型决定灰分的组成。矿物质在燃煤燃烧时起消极作用，一方面会降低热值，影响煤的反应性，延缓着火性能，另一方面还会对挥发物的化学组成和数量造成一定的影响，燃煤受热后的黏结性和膨胀性受到抑制，并且燃烧后的焦渣的燃尽性能也受到一定程度的影响。总之，灰分产生的影响多是负面的。灰分增加，会降低燃煤的发热效果，燃煤燃尽率降低，飞灰增多，较多的灰沉积影响传热，增加了清灰工作劳动强度，设备磨损增加，同时对环境也会造成一定程度的污染。
测定灰分的方法是取适量燃煤试样，将其放置在马弗炉中，定速加热至（815±10）℃，灰化并灼烧到质量守恒。燃煤的灰分就是灼烧后得到的残留物质量占试样质量的比重分数。
1.3 水分测定对发电的影响
水分不影响燃煤的质量，但属无用成分，它是煤炭生产流通过程中的一个计价因素，通常煤炭供应合同中会明确煤的水分含量最大值。煤中的水分过多会影响燃煤的燃烧效率，降低燃煤发热量，从而降低炉温，影响煤粉的正常燃烧。当煤的水分含量大于或等于10%时，水分每增加一个百分点，锅炉效率就降低0.07%。煤中含水量要控制在一定范围内，水分过高或过低都会影响燃烧质量，过多的含水量也会增加发电厂的成本。所以对煤的水分化验十分重要。
测定水分的方法是“加热失重法”，取适量燃煤试样，对其进行加热处理，使其水分蒸发，燃煤试样加热前后质量的差值就是水分含量。
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1.4 挥发分测定对发电的影响
挥发分是指燃煤在真空环境下进行加热后所挥发出来的气体和液体的总和，挥发分与煤的变质程度有密切关系，煤的质量越好，挥发分越高，反之，煤的变质程度加深，其挥发分也会逐渐降低。燃煤挥发分越高，燃烧时发生的氧化作用越剧烈，但是如果挥发分过低，可能就会导致燃煤燃烧不充分甚至灭火，挥发分应控制在22%以上。
测定挥发分的方法是取适量燃煤试样，放置在有盖的瓷坩埚中，隔绝空气，以（900±10）℃加热7分钟，根据试样加热前后所减少的质量占试样质量的质量分数，在扣除试样水分含量即得出挥发分。
1.5 含硫量测定对发电的影响
硫是燃煤中的有害元素，硫经过燃烧之后会生成二氧化硫和少量三氧化硫，这都是有毒气体，会对环境造成污染。燃煤中如果含硫量过高，产生的气体会对锅炉的水冷壁造成一定的腐蚀，若产生结焦则容易导致锅炉管爆裂漏水，进而造成锅炉熄火。
测定含硫量的方法主要有三种，艾氏重量法、库伦滴定法以及高温燃烧法，其中库伦滴定法是目前我国火力发电厂测定含硫量的常用方法。
2 煤质变化对火力发电的影响
2.1 煤质主要指标变化对火力发电的影响
煤质主要指标由挥发份、灰分、水分、发热量等构成。煤粉颗粒中的挥发分含量越大，煤粉燃烧越完全；另外，煤中挥发分的析出可增大煤颗粒间隙和燃烧反应的表面积，从而使煤燃烧完全。而挥发分含量过低会使煤粉着火困难，降低燃烧的稳定性，且易造成末级过热器、再热器超温甚至爆管。同时，升高锅炉尾部排烟温度，增大了排烟损失。
煤粉中灰分含量越大，会使煤粉颗粒的可磨性显著下降，在同样给煤量情况下，会导致煤粉颗粒硬度和浓度的增加，造成磨煤机、送煤管道严重漏煤；锅炉受热面爆管频发；引风机叶轮转动不平衡，对机组安全运行及使用寿命造成严重影响。
煤中水分不能燃烧且能吸收炉内热量，一般状态下蒸发1kg的水分，大约需要吸收2510kJ的热量，这将导致炉内温度下降，煤粉着火困难，锅炉利用率下降。另外，煤中水分增加会加大排烟量，增加了热能损失和引风机的电能消耗。煤质水分含量高，会促使烟气中的硫化物形成硫酸蒸汽和硫酸液滴，锅炉尾部受热面易被堵灰和腐蚀，另外，会造成磨煤困难，增加电厂用电能耗。
煤的发热量是锅炉设计的一个重要指标，根据发热量数值的高低也可判断煤的品质。假如入炉煤的发热量低于原设计，炉内温度必然低于理论值，这就不利于煤粉的着火和完全燃烧，同时增加了排烟损失，降低了发热效率。当发热量降至一定数值，将引起燃烧不稳甚至灭火，需要加入助燃剂以保证机组的稳定。当煤发热量降低，而用煤量又不增加，会导致蒸汽参数及蒸发量的下降，但是增加了用煤量，又会升高过热汽和炉膛排烟的温度。为了降低锅炉温度，增加降温水量，又会使省煤器沸腾。反之，如果煤的发热量高于原设计，炉温必然升高，煤灰会发生软化、熔融，造成炉内结渣影响到锅炉机组的使用。
2.2 煤质变化对锅炉运行的影响
通常情况下，锅炉应使用与设计煤种相同或接近的煤种，以确保锅炉燃烧稳定性及正常运行。当锅炉的用煤质量难以保证，且煤种超出原设计和校准的使用范围时，将影响锅炉的运行调整，增加锅炉的烟温偏差，也可能导致过热器管局部温。在对一些电厂发生过热器爆管进行分析鉴定后发现，除管材本身温度余量偏小会造成管材发生恶化外，煤质变差是导致管材性能恶化的主要原因。
3 结论
燃煤的发热量、灰分、水分、挥发分和含硫量等主要指标在火力发电过程中具有重要的安全与经济影响，在燃煤采购中应将设计煤种、锅炉性能、机组效率、燃料价格等多方面因素综合考虑在内。
参考文献
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论文作者:白晓宇
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：燃煤论文; 发热量论文; 煤质论文; 锅炉论文; 水分论文; 灰分论文; 试样论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;