火力发电厂燃煤热值差的原因分析和控制措施.pdf

第二十卷第三期 安徽 电气工程职业技术学院学报 2 0 1 5年 9月 Vo 1 ． 2 0 ， N o ． 3 J O U R N A L O F A N HU I E L E C T R I C A L E N G I N E E R I N G P R O F E S S I O N AL T E C HN I Q U E C O L L E G E S e p t e mb e r 2 0 1 5 火 力发 电厂燃 煤热值差 的原 因分析和控制措施 凡 中才 中外合 资合 肥第二发 电厂 ，安徽合肥2 3 1 6 0 7 摘 要 火力发 电厂 中燃料 的管理 和控 制 对 于 电厂 各项 经济指 标具 有 重要 影 响作 用 ， 而入厂 煤 和入 炉煤 的热值 差 的控制 是 实现 燃料 管理控 制 的 重要 部 分 。文章根 据 火 电厂 实际运行 生产 经 验 并结合 热值 差理 论分析 了热值 差 的形 成原 因 ， 并从 煤 样 采 制过 程 、 来 煤 均 匀性 、 煤 场存 放 等 几 个方 面 分析 了对 煤场 热值 造成 的影 响 ， 并提 出了相应 的调 整和 改善措 施 ， 从 而推 进 火 电厂 燃 料 的精 细化 管理 。 关键 词 火 电厂 ； 热值 差 ； 燃料 管理 中图分 类号 T K 2 2 9 ． 6 文 献标 识码 A 文章 编号 1 6 7 2 9 7 0 6 2 0 1 5 0 3 - 0 0 9 5 - 0 3 na l y s i s o f Co a l Ca l o r i fic Va l u e Di f f e r e nc e a n d Co nt r o l M e a s ur e s i n The r m a l Po we r Pl a n t F AN Zh o n g c a i F o r e i g n J o i n t V e n t u r e H e f e i N o ． 2 P o w e r P l a n t ， H e f e i 2 3 1 6 0 7 ，C h i n a Ab s t r a c t F u e l ma n a g e me nt a n d c o n t r o l i n t h e r ma l p o we r p l a n t h a s t he i mp o r t a n t e f f e c t s o n t h e v a r i o u s e c o - n o mi c i n di c a t o r s o f p o we r p l a n t ，a nd t h e c o n t r o l o f t h e c a l o r i f i c v a l ue d i f f e r e n c e b e t we e n c o a l a s r e c e i v e d a n d c o a l a s fir e d i s a n i mp o r t a n t p a rt o f r e a l i z i ng t h e f u e l ma n a g e me n t a n d c o n t r o 1 ．Ac c o r d i n g t o t h e a c t u a l p r o d u c t i o n e x p e r i e n c e o f t h e rm a l p o we r p l a n t a n d c o mbi n e d wi t h t h e c a l o r i f i c v a l ue d i f f e r e n c e t he o r y，t h i s pa p e r a n a l y z e s t h e f o r ma t i o n r e a s o ns o f c a l o r i fi c v a l ue d i f f e r e n c e，wh i l e a na l y z e s i t s e f f e c t s O 13 ． t h e c a l o r i f i c v a l u e o f c o a l y a r d f r o m s e v e r a l a s p e c t s i n c l u d i n g t h e c o l l e c t i o n a n d p r o d u c t i o n p r o c e s s o f un i f o rm i t y o f s u p p l i e d c o a l ，t h e c o a l y a r d s t o r a g e a n d S O o n，a n d pr o p o s e s t h e c o r r e s p o a n d i mp r o v e me n t me a s u r e s，S O a s t o p r o mo t e t h e f u e l f i n e ma n a g e me n t f o r t h e rm a l p o we r Ke y wor ds t h e r ma l p o we r p l a n t ；c a l o r i f i c v a l u e d i f f e r e n c e；f u e l ma n a g e me n t 1 热值 差 的 理 论 定 义 火 电厂热值差是评价 火电燃 料经济性和燃煤管理 的一项 主要指标 。国家 电力行业对火 电厂 热值差进行 了明确 的定义 对 于火电厂入厂煤和人炉煤之 间的低位热 值差应该 低于 5 0 2 J ／ g 。而火 电厂在实 际生产过 程 中， 并不能都达 到该要求 ， 热值差往往会 比标准值要大 ， 这不仅会增加 电厂 的燃料成本 ， 同时会影 响到煤耗 量 的计算 。因此 ， 对热值差 进行 控制对降低火 电厂 的燃煤成本 以及推动节能减排 的发展具有非 常积极 的作 用。 当前对于热值差超标 的多种原因的分析研究并不彻底 。下面 主要从煤炭储存 、 取样和管理多方面进行分析。 2 影 响燃料 热值差 的 因素 2 ． 1 煤 质均 匀性 火 电厂采用单 一 、 均匀的煤种作为燃料时 ， 其热值差非 常容易计算 。例如 当某一火力发 电厂采用神华 煤 作为燃料时 ， 基于一列火 车机采 2 O个子样 所测量得 到的平均干基灰分 A d1 0 ． 2 7 ％ ， 人采 2 0个子样所测 得 的平均干基灰分 A d1 0 ． 2 0 ％ ， 两者 间存在 的灰分差保持 在 0 ． 0 7 ％ ， 这 表 明当燃 烧 的煤 质均匀 时 ， 所得到 的 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 6 ． 1 0 作者简 介 凡 中才 1 9 7 5 一 ， 男， 安徽合肥人 ， 工程师 ， 主要从 事电力技 术管理工作。 95 一 k 域 安徽 电气工程 职业技术学 院学报 第二 十卷第三期 热值差的偏差值较小 ， 往往可 以忽略 。 对于采用混合 、 不均匀煤种作为燃料 的火 电厂 ， 其热值差 的计 算就显 得相当困难。如 当某一发 电厂采用 神华煤 、 印尼煤 、 俄罗斯煤作为混合 型燃 料 时 ， 基 于 一列火 车机 采 2 0个 子样 所测量 得 到的平 均干基 灰分 为 3 6 ． 4 5 ％ ， 人采 2 0个子样所测得 的平均干基灰分 6 0 ． 8 9 ％ ，两者 间存 在 的灰分差保 持在 2 4 ． 4 4 ％ ， 这表 明 ， 当 燃 烧的煤质复杂时 ， 所得到 的热值差 的偏差值非常大 ， 因而采用所具有 的代 表性 就被弱化了。 2 ． 2采 制 化 过 程 中形 成 的误 差 国际上 已经 明文规定 了煤炭 的采制化过程 。但 在实际生 产过程 中 ， 采制 过程会 受到多 种因素 的影 响而 出现偏差 ， 导致火 电厂热值差超 出了所规定 的允许范 围。 煤的采制化过程是相 当复杂的 ， 当其 中一个环节 出现 问题 ， 则可能导致人 厂煤 和入 炉煤的低位 发热量产 生较大偏 差。如在煤样采制过程 中， 由于采样点设置数量不足 、 深度不够 、 子样点 的布置 位置存 在问题等 ， 都 会 造成热差值存在较大偏差 。目前 ， 许多火 电厂都实现 了机械化 的采制装 置 ， 由于系统 方面存在 的偏 差也会 导致化验结果存 在较大偏差 。如采样机的设计不合理 ， 采样过程 中不 能根 据具体 情况调整采样 方案 ， 采样机 在 运行 过程中不能保证 试验结果所要求 的性能需求 进行调 整 ， 燃料 化验设 备 出现 系统偏 差等 。这些 因素都 会 影响到热差值 的准确度 。 发电厂的煤炭燃料是根据煤 的采制来确定 的， 而发 电厂 的经济性是通 过对煤 的热值 计算 的， 燃 煤热值差 与入厂煤采制化有着最直接 的联系 。所 以， 各发 电厂 为提高 自己的经济性 指标 ， 就必须要加强对 入厂煤 的分 析 和管理 ， 具体包括提高采制设备的精准化 ， 对煤炭掺假现象监督 ， 提高采制人员 的采制水平等 。 2 ． 3 煤场存放所造成 的损耗 电厂采购燃料后 ， 需要将燃料储存于燃料码头 中 ， 而煤种在运输 和储存 的过 程中热值都会 出现不 同程度 的损失 ， 因而需要对煤场燃料存储 区进行管理 ， 避免 出现不必要 的燃料 自燃 问题 ， 积极采 取烧 旧存新 的方 式。 通 过研究 表明 对于储存 了 6个月的不同种类煤 粉 ， 烟 煤在存储 过程 中损失 的热量 在1 ％ ～ 3 ％ 区间 ， 褐煤损 失的热量在 6 ％左右 。同时 ， 煤场存放燃 料热量 损失还会 受 到 E t 照 、 雨 淋等 各种 因素 的影响 ， 因而在 对热值 差 计算过程 中还需要考虑到这部分 的热量损失 。 2 ． 4采样缺 乏代表性 传统 的以人 工 为主 的采 样技 术 很难 实现 对 所 有 车厢深度的采 样计 算 ， 通 常 都是 采取 车厢 顶部 的 煤 样进行分析 ， 这样煤样采制缺 乏代表 性 ， 导致 入厂 煤的热值明显高于实际值 。而采 用螺杆 采样头 的入 厂 煤的机械采样 ， 在 实际操 作 过程 中要 求采样 头 与 箱 底间保 持适 当的距 离 ， 这 样 导致所 采 取 的煤样 不 能到达箱底 ， 并且采样轴 占据 了一部分 的空 间 ， 导致 采样头在采取一些大颗粒煤 粉时 的适 应性下 降。 因 此 ， 基 于机械采样 技术 也 容易 导致入 厂 煤 的理论 热 值 高于实际热值 。 2 ． 5 采 样 方 式 不合 理 图1 机械煤粉取样器结构图 一 个好 的采样方式要求根 据采样质 量和采 样时 间选取全面系统 的采样点 。而煤场 的运输设备 ， 例如车辆和船舶 的重量都 各不相 同 ， 运输煤炭工 具的实 际运 输 量也会存在较大差异 ， 若不 同运输设备所运输 的煤 质存在 较大差 异 ， 如果 采用 的样本 是载重小 、 煤质好 的 样 本则容易导致入厂煤 的热值虚高 。 2 ． 6 采样人 员操 作不规 范 煤场的实际采样过程 中， 由于采样人员缺乏对采样规则 的了解 以及 缺乏责任心 ， 并未按照相 关 的法 律规 定严格执行标准化采样 ， 在采样 的数量 以及采样重量 等方 面都存 在缺陷 ； 在样品制备过程 中并 未进行完 整的 机型筛选 、 破碎和缩分等操作 ， 容易影 响到采样 的验收结果 。 3 采制化过程 中的热值 差检 查分析 当煤场热值差较大 、 化验误差较小 时 ， 应 从采制样检查的角度来分析热值差较大 的原 因。 9 6 凡中才 火 力发电厂燃煤 热值差 的原因分析和控制措施 3 ． 1 采样过程检 查 煤粒度具有较大 的不均匀性 和颗粒尺寸 ， 则表 明煤粉 中含 有较多 的矸石 以及石头 。而在 实际生产 采样 过程 中， 不管是采用人工采样方 式还是 采用机 械采样 形式 ， 都很 难采 到粒 径大 于 l O O m m的矸石或 石头 。机 械螺旋采样头 的半径尺 寸通 常维持在 1 3 0 m m一1 5 0 m m之 间 ， 若 减去 中间部 分 的螺旋杆 直径 ， 则 该类机 械螺 旋 采样头式样 的煤粉采样最大力度 为 5 0 mm， 当煤粉超过这一粒度尺寸时 ， 随着粒度的增加 ， 机械采样头的煤 粉采样概率将会迅速下 降。所 以 ， 粒度 大的煤 粉采样粒度采用机械采样或者人工采样 时 ， 人厂煤热值往 往较 实际值要高 。若将入炉煤 采样 机安装在碎煤机后 ， 由于碎煤机将石头和矸石进行预先破碎 ， 因而 为采样 机入 炉煤样本 中采取 到石头 或矸石 提供了机会 。基于此 ， 对于一部 分 电厂来 讲 ， 可在 采样机前 安装碎煤 机 ， 这样 机械采样过程 中能保证 采样 的准确性 ， 同时 ， 各 电厂也 可与燃料 供应商协 定煤粒 度要求 通 常 以低 于 5 0 m m 为优 。 3 ． 2 降低 劣质煤和掺 假煤影 响作 用 由于采样机存在设 计以及 安全等多个 因素 的考虑 ， 采样头并不可能采取到车辆底部 的煤粉 ， 通 常采样头 对 于底部 l O c m～ 2 0 c m后的底部煤粉是不能采 到的 ， 这样 一些不 良燃料 供应厂家利 用这个机会 ， 在 车厢底部 装载 了近 3 0 c m厚 的大高矸石或劣质煤 ， 再将优质煤粉装载在劣质煤上部 。这种方式即便是采用 了全断面螺 旋采样头也是不 能采 到的。对 于这种现象 ， 应该严格监督供应商 的煤粉供应 ， 采取定期或不定期 的手段来针 对运输工具底部 的装煤 进行采样 。 3 ． 3确保 采样机 出料粒度 采样机 的出料粒度对于缩分器切割煤流 、 留样量 等都会造成一 系列 的影 响。因此 ， 为 了避免 采样机 出料 粒度对热值差 的影 响 ， 应 该定期对采样机 出料粒度筛选 ， 通常按照 2次／ 年 的标准进行筛选 ， 也 可根据安装 的 破碎机 的性 能来 确定筛选周期。有研究表 明， 当采样机 的出料粒度达 到 1 3 mm以上时 ， 采样机 的性能会 出现 大 幅下 降。 3 ． 4制样过程检 查 有研究 表明 ， 基于人工制备 的原煤全水分值要 明显 高于采用破 碎机制 备的全水 分值 。水分偏 低是 因为 煤粉通过 高速旋 转的采样机时会损失掉相 当量 的水分 。当采样机采制 的煤样 的全水分值较正 常水平低很 多 时 ， 为了防止采样 机造成 的水分损失 ， 需人工在运输煤 粉的设备 上单独进行全水分样采制 。正确 的操作方法 应 当是将 原煤全部通过一个符合全水分测定所要求 的粒度筛 子 ， 筛 上物破碎一直 到完全 穿过筛子 ， 然后再 采 用 二分器 缩分 ， 在弃煤 中采用九点法选取来进 行全水 分样分析。 3 ． 5 热 量 计 的标 定记 录 及 反 标 记 录检 查 对热 量计的标定记录及反标记 录检查 主要 是了解 设备的各项性 能 ， 降低 系统偏差 。采 用该方法 时， 通 常 检 查最近一个季度 的热量计热容量标定记 录及 反标记录 ， 重点检查其存 在的标 准差值 ， 比较测量所得 到的上 下 限 ， 若 测定值都在安全值范 围内 ， 则可 判断出该热量计处于系统误 差之内。热量计 的标定 记录及反标 记录 检 查对于热值差有一定 的影 响 ， 但往往 被发电厂采样分析人员所忽略 ， 因此 ， 应该严格执行 。 4 结 语 对火力发 电厂 的燃煤热值差进 行深入分析 ， 并寻找 到导致 热值差偏 大的原 因 ， 通过不 断完善采样 技术 、 管理水平 、 人员技能 素养 等各 项 有效 措 施 ， 实 现 热值 差 指标 的合 理 化 、 标 准 化 ， 从 而促 进 火 电厂 的 经济 性 发 展 。 参考文献 [ 1 ]杨劲， 朱再兴 ， 周 孑民， 等． 火电厂入厂煤与入炉煤热值差原因分析[ J ] ． 湖南电力， 2 0 0 9， 2 9 1 2 1 2 3 ． [ 2 ] 贾源． 入厂煤与入炉煤热值差大的原因及对策[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 S 1 l - 3 ． [ 3 ]付强， 林木松 ， 张宏亮 ， 等． 入厂煤与入 炉煤热值差异较大原因分析[ J ] ． 华中电力， 2 0 0 3 ， 1 6 6 4 7 ． 4 9 ． [ 4 ]林木松， 钟 丁平， 吴旭龙． 入厂煤与入炉煤的热值之间普遍存在较 大偏差的原因分析[ J ] ． 2 0 0 7 ， 1 6 1 1 5 2 - 5 3 ． [ 5 ]周桂萍 ， 刘 吉堂 ， 范志斌 ， 等． 电厂燃料[ M] ． 北京 中国电力 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 责任编辑 吴明] 9 7