沿海火电厂入厂煤与入炉煤存在热值差的原因分析及应对措施.pdf

2 0 1 4 年第 1 期 上 海 电力 沿海火 电厂人厂煤与人炉煤存在热值差的 原因分析及应对措施 薛 智 ， 李 娜 1 ．广东珠海金湾发电有限公司 ， 广东 珠海 5 1 9 0 6 0 ； 2 ．武汉大学 ， 湖北 武汉4 3 0 0 7 2 摘要 随着燃煤 价格 的不断上涨 ， 燃料成本 占火 电厂发 电成本 的 比例不 断上升 。人厂煤 与人炉煤 的热值差 作为火 电厂经济性评价及燃煤管理 的重要指标 ， 越来越受到重视 。结合燃煤 由海运直达 到厂 的沿海火 电厂 的 实际情况 ， 分析 了造成 人厂一 人 炉煤热值差的主要原因 ， 并 提 出了相 应 的应 对措施 ， 可把人 厂煤 和人炉煤 的热 值差控制在合理水平 的。 关键词 人厂煤 ； 人炉煤 ； 热值差 ； 燃料 ； 损 耗 中 图 分 类 号 TM6 2 1 ． 8 文献 标 志 码 B O 引言 随着电力体制改革的不断深入 ， 厂网分家、 竞 价上网、 环保调度等竞争改革的不断深入 ， 使火电 厂必须不断寻求降低单位发 电成本、 提高企业竞 争 力 的新途 径 ， 以 利 润最 大 化 为 目标 的经 营管 理 理念正引导着火电企业的经营发展路线 。而燃煤 价格的不断上涨 ， 使燃料成本 占燃煤电厂发 电成 本 的 比例 已上 升 至 7 O 以上 。而 人 厂 煤 与 入 炉 煤的热值差作为燃煤电厂经济性评价及燃煤管理 的重要指标 ， 越来越受到重视。 在 电力行 业 一 流 火 力发 电厂 考 核 标 准 电综 [ 1 9 9 7 ] 5 7 7号文 附件 1 中对热值差作 出的规定 是 ， 入厂煤与人炉煤低位热值差要小于 5 0 2 k J ／ k g 即 1 2 0 k c a l ／ k g 。广 东 省 粤 电 集 团公 司 先 进 发 电企业考核中则规定人厂煤与人炉煤低位热值差 要小 于 4 1 8 k J ／ k g 即 1 0 0 k c a l ／ k g 。广东 省沿 海 某大 型燃 煤发 电公 司 的对标 指标 体 系 中更 是把 低 位热值 差 的年 目标 值设 为 3 3 5 k J ／ k g 即 8 0 k c a l ／ k g ， 可 见 对 人 厂 煤 与 人 炉煤 低 位 热 值 差 指 标 的 重 视程 度 。 如 果入 厂一 入 炉煤 热值差 偏 大 ， 一方 面 影 响燃 煤成本 的核算 ， 另一方面影响煤耗计算的准确性 。 但如果单纯根据表面上 的入厂一 入炉煤热值差就 简单计算出因此损耗标煤多少吨 ， 造成多大的经 济损失则又有失偏颇 。造成人厂煤与人炉煤存在 热值差 的原 因很 多， 尤其是沿海大型海运燃煤直 达到厂 的火 电厂， 相对火 车和汽车运煤到厂的电 厂来 说 ， 有不 同之 处 。本 文参 考 相 关 文 献 资料 的 研 究 成 果口 。 ] ， 结 合 海 运 燃 煤 直 达 火 电厂 的实 际 情况 ， 对造成人厂煤与人炉煤热值差主要的几方 面原 因进 行 了分析 ， 并 提 出应 对措 施 。 1 造成入厂一 入炉煤热值差 的原 因 1 ． 1统计 周期 造成 的偏 差 大型 火 电厂总 有 较 大 的燃 煤 库 存 ， 不 可 能 保 证某一 周期 内采 购进 厂 的煤就 在该周 期 内入炉 耗 用完毕 ， 因此一 定 周 期 内 的人 厂 煤 和入 炉 煤 是 很 难 完全 对应 起来 的 。 当然周 期 越 长 例 如 按 年 统 计 ， 由此造 成 的偏差 就相对 越 小 。如果按 月考 核 就会因考核周期太短而造成考核数据 的不真实 。 1 ． 2 全水 分造成 的 影响 燃 煤 的全水 分是 热值计 算 中非 常重要 的一 个 煤质参数， 国内煤炭贸易中， 入厂煤结算时一般都 以煤样 的 收到基低 位 热值 为计价 考核 标准 。而 收 到基低位热值除受到煤炭 自身质量影响外 ， 还受 全 水分 的影 响 ， 低 位 热 值 计 算 的 过程 中也 需 要 用 到全水分值进行换算 。尤其对于南方沿海电厂的 露天煤场 ， 燃煤堆放在煤场后受 到雨季天气 和煤 场喷淋等 因素影响， 全水分会发生较大变化 ， 而且 往往是全水分增大 了。这样在忽略其他条件影响 的情况下 ， 同样一堆煤人炉时的收到基低位 热值 也要 比入厂煤化验时的收到基低位热值要低 了。 相反 ， 如 果是 在干 燥 季 节 或使 用 圆形 密 封储 煤罐 的电厂 ， 则有可能 出现入炉煤全水分 比人厂煤 的 低 ， 而收到基低位热值要 比入厂煤化验时更 高的 一 55 上 海 电力 2 0 1 4 年第 1 期 现象 。 全水 分 因素造 成 的另一个 影 响是燃 煤 的重量 变 化 了 。某一 煤 堆 的全 水 分 增 大后 ， 重 量肯 定 也 增 大 了 ， 因 为煤 中 的 毛 细 管 吸 附 了 更 多 的 水 分 。 例如， 某堆煤人厂堆放时计量是1 0 0 0 0 t ， 收到基 全 水化 验值是 1 0 。假设 经 过暴 雨 后 ， 某 天机 组 全部上的是这堆煤 ， 入炉煤样收到基全水化验值 是 1 2 。在不 考虑煤 质不 均 匀性 、 煤 中其 他成 分 变化 、 皮带秤 计量 误差 等其他 因素影 响的情 况下 ， 理论 上说 ， 该 煤 堆 的燃 煤 在 人 炉计 量 时 的重量 应 该 约 为1 0 2 2 7 t ， 但人 炉 时收到基 低位 发热 量肯 定 会 比人厂 时低 ， 称 此 为“ 盈 吨 亏卡 ” 现象 。这 也是 为什 么说不能单纯根据表面上的人厂一 人炉煤热 值差就简单计算 出因此损耗标煤多少吨 ， 造成多 大经 济损 失 的主要原 因 。 1 ． 3 煤 长时 间存放 造成 氧化损 失 这就与煤场管理有关了。燃煤堆放在露天煤 场后 ， 由 于 日晒 、 风化 及 缓慢 氧化 等原 因 ， 挥 发 份 等易燃成分会不断析 出， 使发热量降低， 严重时还 会 发生 冒烟 自燃 等 现 象 。有 研 究 资料 报 告 ， 挥 发 分 小于 1 7 9 ／ 6 的煤 种在 储存 了 6个 月 后 ， 发热 量 损 失 平均 达 2 左 右 。而 挥 发 分 高 的煤 种 ， 如 印 尼 煤 或褐 煤 ， 储 存 了 1个 月 后 ， 发 热 量 损 失 就 达 1 ． 2 左 右 ， 而且 还 可 能 出现 自燃 冒烟 的现 象 ， 需 要 尽 快安 排入 炉燃用 。 1 ． 4入厂煤 和 入炉 煤 批 次 数量 差 异 导 致 的 采样 偏 差不 对等 对 于海 运直 达 电 厂来 说 ， 入 厂 和 入 炉煤 的采 样过程都是要从一大批煤 近万吨直至十几万吨 中采集 少量 的煤 样 几 百 公 斤 ， 再 经 过 一 系 列制 样过程 制成 数量 更少 仅约 1 0 0 g左 右 、 粒 度 小 于 0 ． 2 ram 的试 验 样 进行 化 验 。不难 理 解 ， 仅 用这 极少量 煤样 的检 测 结 果 来 推 断整 批 煤 的 品质 ， 必 然会存在偏差。 虽然 目前 大型火 电厂 的入 厂煤 和入炉 煤采 样 基本 上都 采用 机 械化 自动 采 样 的方 式 ， 很 大 程 度 上避免了人为因素的干扰和局限性 。但由于近年 来煤炭供应形势的紧张 ， 煤的来源更广 ， 配煤掺烧 力度 越来 越大 ， 煤质 均匀 性也 大大 降低 ， 增 加 了采 样偏差的可能性 。有研究表明， 对燃用均匀、 单一 的煤种 ， 比较容易达到热值差指标 ， 因为煤质均匀 不容易造成采样偏差。而使用煤质非常不均匀的 配煤 时 ， 不增加 子样 个数 ， 采样 代表 性就很 差 。据 一 56一 资料 统计 ， 在 采 制 化偏 差 构 成 中 ， 按 方 差计 算 ， 采 样 偏差 最大 ， 占总偏差 的 8 O 。 区别 于汽车 和 火 车运 输 燃 煤 到厂 的方 式 ， 对 于沿海 海运 直达 电厂 来说 ， 入 厂燃 煤 基 本 上 采用 5 ～1 0万 t 级 的煤船运输， 如果单船次运输 的是 单 一煤 种 的燃 煤 ， 不 容 易造 成 采 样 偏 差 。即 使运 输 的是混配煤种 ， 因数量较大， 采样偏差也相对较 小 。而机组 每 日入炉煤 量 一般 只有几 千 吨到一两 万吨左右 ， 加上普遍采用配煤掺烧技术 ， 人炉煤各 煤种问煤质偏差更大 ， 所 以入炉煤 的采样偏差的 可能 性更 大 。例 如某 煤 种 每 台 炉仅 掺 烧 一个 仓 ， 上这 种煤 的时 间 可能 就 十 几 分钟 ， 理 论 上 只 能 采 到几 次样 ， 加上 上 煤 流量 不 均 匀 时 可能 导 致 有 一 两次 采不 到煤 样 ， 这 样 就会 造 成 人 炉煤 采 样 环 节 的偏 差 比入厂 煤 的采 样偏 差要 大 。 1 ． 5 取 样代表 性导 致 的偏差 目前皮带 自动采样系统主要有头部 端部 取 样 和 中部 取样 两种 取样 方式 。虽然 没有 明确 的研 究数 据 指 出两 种 采 样方 式 孰 优 孰 劣 ， 但 在生 产 实 践 中 ， 它们 间存 在 取样代 表性 偏差 是不争 的事 实 。 皮 带头 部取样 系 统 中， 有 的 取样 设 备 采 样 头 的开 口尺寸 不能 达到 最 大来 煤 粒 度 三倍 的规 定 ， 导 致 较 大粒 度 的石头 或矸石 不容 易被 采到 。皮带 中部 取 样 系统 中 ， 取样 装置 与皮带 间 的间 隙过大 ， 也造 成 皮带 底部 的煤 样不 能取 到 ， 影 响取样 代表 性 。 入厂煤 自动采样系统 因牵涉到商务结算 ， 各 单位普遍都很重视 ， 能按周期要求定期 由权威部 门进行 性 能检定 试验并 对 数据进 行分 析 。而入 炉 煤 自动采样 系统 则普 遍没 有定期 进行 性能 检定试 验 ， 甚 至有 些 电厂 以入炉 煤 粉 取 样代 替 入 炉 原 煤 取样 ， 更是 严重 影 响了取样 的代 表性 。 1 ． 6制样 、 化 验过 程导致 的偏 差 在采 制化造 成 的偏 差构 成 中 ， 采 样 偏 差 占总 偏差 的 8 0 ， 剩下 的部 分 中 ， 制样 误差 约 占 1 6 ， 化验 误差 则 占 4 。虽 然 占 比不 大 ， 但 由于 是 用 极少量的煤样来推断整批煤的品质， 小偏差也可 能造成大损失。常见导致制样 、 化验过程偏差 的 原因有 制样装置每次使用前没有彻底清空造成 不 同煤 样交叉 污染 ； 煤样 粒度 过大 时 随意取 出 ， 而 不是进行破碎后重新加入制样过程； 在进行 空气 干燥基煤粉样制备时为了缩短干燥时间而人为提 高干燥温度 ， 或进行 印尼煤等接近褐煤的煤种制 样时未按国标 规定使用通氮 干燥法 导致煤样氧 2 0 1 4 年第1 期 上 海 电力 化 ， 内部成分 发生变化 ； 磨粉机 连续工作时间过 长 ， 散 热 不 足 ， 内部 发 热 造 成造 成 煤 样 成分 变 化 ； 人炉煤与入厂煤在不 同的实验室进行化验 ， 设备 的系统误 差 导致 化 验 结 果 的偏 差 ； 入 炉煤 与入 厂 煤 采用 的煤 质检 测 方 法 不 一 致造 成 的偏 差 ， 如 人 厂煤全水分采用烘干法测定 ， 入炉煤全水分则采 用 微波 法测 定 ； 化验 用 煤 样 磨 制 后 没 有全 部 通 过 0 ． 2 mm的网筛 ， 没有通过的煤样轻易丢弃 ， 而不 是 继续 磨制 ； 忽 略 了对 热 量 计 标 定 记 录及 反 标 记 录的检查， 没有对热量计的系统误差进行修正等。 2 应对措 施 2 ． 1制度 措施 1 以较 长 周期 的加 权 平 均值 或 移 动 平 均 值 作 为考 核依 据 应 该 以一 年 为周 期 进 行 入 厂一 人 炉 煤 热 值 差 的统计考核 ， 或以一定周期 的移动平均值作为考 核 依据 ， 避 免考核 周期 太短 造成 考核 数据 的失 真 。 2 统一全 水 分基 准 为 去除 全水 分 变 化对 热 值 差 的 影 响 ， 应 该 将 人炉煤化验出的收到基低位热值换算到同期入厂 煤 全水值 对 应下 的收 到 基 低位 热 值 ， 作 为考 核 用 的人炉煤调整后低位热值 。即入炉煤调整后的每 月 加权平 均 低位 热值 一入 炉煤 每月加 权平 均低 位 热值 1 0 0 一人 厂煤 每月加 权平 均全 水 ／ 1 0 0 一 人 炉煤 每月 加权平 均 全水 。 3 建立 完善 的采制化 管理制度 并 严格执 行 GB 4 7 4 2 O O 8煤 样 的 制 备 方 法 、 GB ／ T 1 8 6 6 6 -- 2 0 0 2 商 品 煤 质 量 抽 查 和 验 收方 法 以 及 一 系列的煤 质化验 国家标准 详细规定 了煤样 采 集、 制备和化验过程的规范要求 ， 应根据这些国家 标 准 的要 求 ， 结合 本单 位 的实 际情 况 ， 细化 制订 出 完善的采制化管理制度 。具备条件的单位应引入 独立 的具 有相 关资 质 的第三 方检 验机 构 负责采 制 化工 作 ， 本 单 位职 能部 门进行 校 核和监 督 ， 形成 多 方参 与 、 互 相 监 督 的有 效 机 制 。严 格 执 行 采 制 化 管理 制度 是获 得 准确 的入 厂 煤 、 人 炉 煤 煤 质 数 据 的制度保证。 2 ． 2 管 理措 施 1 提高入炉煤采制化 管理工作的重视程度 入厂煤采制化 因牵涉到对外商务结算 ， 各单 位普遍都很重视， 管理力度较大 。而入炉煤采制 化则普遍被认为仅是内部考核 的手段 ， 没有清晰 认识到入炉煤质数据在核算企业排污数据 如综 合脱硫效率等 、 计算发供 电煤耗率 、 科学指导配 煤 掺烧 、 估 算煤 场损耗 等方 面 的重要 意义 ， 管理 不 到位 往往造 成 入 炉煤 质 数 据 不准 确 甚 至 失 真 ， 失 去了与人厂煤质数据的科学对 比性 。 要 提 高入 炉煤 采 制 化 工作 的管 理 力 度 ， 首 先 要坚决摒弃用人炉煤粉取样代替入炉原煤取样的 错 误 做法 ， 建立 人 炉煤 机 械 自动 采样 系统 并 按 检 定 周期 进行 性 能 检 定 试验 。其 次 ， 尽 可能 在 入 炉 煤 化 验环节 采 用 与入 厂 煤 化 验 同样 的设 备 、 同样 的标准， 以减少两者 间差值的不确定性。例如某 厂入 厂煤 与入 炉煤 化 验 在 不 同 的实 验 室 进行 ， 某 些人炉煤化验设备 的精度等级较低 ， 且入厂煤样 全 水 分采用 空气 干燥 法 测 量 ， 入 炉煤 样 全 水 分 采 用微波干燥法测量。该厂入厂煤与人炉煤低位热 值 差 长期偏 大 ， 经采取 升级 部分 入炉煤 化 验设备 、 统 一全 水分 检验 标 准 后 ， 人 厂 煤 与人 炉煤 低 位 热 值 差 明显减 小 。 2 加 强 自动取 样装 置 的 维护和 改 造 工作 ， 减 少采 样环 节的 系统误 差 既然采 样 环 节 造 成 的 偏 差 占采 制 化 总 偏 差 按 方 差计算 的 8 O ， 当然 就应 当大 力加 强 在 采 样 环节 的监 督 和管理 力度 。首先 要全 面检 查人 厂 煤 和人 炉 煤 自动 取 样 装 置 的设 计 安 装 和运 行 情 况 ， 确认 自动取样装置能按要求采到煤流全截面 完 整 的子样 ， 且 取样 器 的开 口尺 寸大 于皮 带 实 际 来 煤最 大粒 度 的三倍 以上 。建议 新建 电厂 在人 厂 煤 自动 取样 装置 前 也 能 安装 碎 煤 机 ， 减 少 漏 采来 煤 中大 块 的几 率 。二 级 破 碎缩 分 机 构 中 ， 二 级缩 分 器 的开 口也应 达到 实际 出料粒 度 的 2 ． 5 ～ 3 倍 ， 并 且要 全截 面切 割一 级来煤 样 的煤流 。有 文献指 出， 滚筒式缩分器和圆锥旋转式缩分器 因设计缺 陷容易 造成 留样煤 质偏 好 、 热量偏 高 ， 在使 用此类 缩 分器 时开 口尺 寸不 能按 常规 的 3倍 出料 粒度调 整 ， 而应 按 4倍 的出料 粒度 调整 l 1 ] 。 对 自动 取样装 置进 行 良好 的维护保 养 也非 常 重 要 ， 重 点是 加 强 对采 样 头 、 破 碎机 、 缩 分 器 的检 查 ， 保证采样头不堵煤 ， 动作正常， 所 采样量符合 要求； 破碎机破碎性能完好 ， 定期检查刀盘刀片等 与煤流直接接触部件的磨损情况 ， 及 时调整动静 间隙 ， 按 定检 周期 进行 保养 或更换 ； 及 时按 国标规 范 进行 取样 装置 的性 能 试 验 和调 整 ， 减 少 因取样 装 置导 致 的系统 误差 。 一 5 7 上 海 电力 2 0 1 4 年第 1 期 3 规 范制化 流程操 作 在制 样和 化验 的过 程 中严 格按 国标 规范进 行 操作 ， 杜绝制化过程 中煤样交叉污染 、 随意丢弃 的 现象 。对于牵涉到对外经营结算的入厂褐煤或印 尼煤 化验 ， 应 监 督 第 三 方 质 检 机 构 严 格 按 GB ／ T 2 1 1 2 O O 7煤中全水分测定 国标 的要求 ， 采用氮 气 流 干燥法 进 行 煤样 的烘 干 ， 减 少 误差 。应定 期 检查 至少近 3个 季度 以来 的热量 计热 容量标 定记 录和反标记录， 初步判断热量计是否存在系统误 差 。有 的热 量计 的热 容 量 与 温升 有 关 ， 在 标 定 时 温升 应与测 定 发热 量 时 的 温 升基 本 接 近 ， 能 提 高 热值 测量 的准确 度 。 为加 大对 煤样 采 制 化 过程 的监 督 力 度 ， 建 议 建立 采制 化管 理 系统 和 门禁 、 视 频监 控 系统 ， 在采 样机 的关 键位 置 如 控 制柜 门 、 取样 收 集 器 、 落 料 管检 查 口等 和取样 、 制样 场所 出入 口加装 门禁 控 制系统和视频监控系统 ， 需参与采制样 工作 的各 方授 权 人员 同时 打 卡才 可 开 启 门禁 ， 杜绝 无 监 督 下随意操作 。制出的煤样仅贴上由采制化管理系 统 自动生成的条形码或二维码 ， 不 出现具体的来 源信息 。采 制化 全过程 有红 外高 清视频 监控 系统 拍摄记录 ， 视频文件镜像备份并保 留半年以上， 有 效杜绝 弄虚 作假 。我单 位还 使用 带唯 一编 码 的不 可 回退 的一 次性 密 封 条 和巡 检 用 二 维条 形 码 ， 利 用采 制化 软件 中 的巡 检管 理功 能判 断一次 性密 封 条 和二维 条形码 是否 正 确 且 唯一 对 应 ， 有 效 杜 绝 了取 样装 置柜 门和 中转集 样桶 等薄 弱环节 被非 法 开启 、 非 法调换 情况 的 出现 。 4 加 强燃料 管理 ， 减 小储 存 损耗 要建立 良好的燃料管理系统， 对燃煤的接卸、 一 5 8一 存储、 取用、 掺配 、 盘点等工作进行系统性 的记录 和管理 。合 理 规 划 煤 场 的堆 放 ， 尽 量 按 “ 先 堆 先 取 ” 的原则 配煤掺 烧 ， 减 少煤 堆在 煤场 中 的存 放 时 间 有 计划存 储优 质煤 种 时做好 压实工 作 。对挥 发份高的煤种 如印尼煤 应优先考虑多配烧 ， 煤 堆 出现 冒烟 、 自燃 情 况 时要 及 时进 行 处 理 。煤 质 差异 较大 的煤 种尽量 分 开堆放 ， 既方 便配 煤掺 烧 ， 又避 免混 堆造 成 入炉 煤 质 失 控 ， 尤其 是 尽 量 不 要 在挥发份高的煤种 如印尼煤 上覆盖其他燃煤， 以免 发生 自燃 情况 时难 以彻底 处理 。 3 结 语 入厂煤和人炉煤 的热值差是火 电厂燃煤监 督 、 技 术 管理 的综 合反 映 ， 对 外 涉及 到 商 务往 来 、 合同结算 ， 对 内涉及安全生产 、 成本核算、 节能减 排 等 。通过 加 强 对 采 制 化 过 程 的 制 度 建 设 和 监 督 、 煤场管理水平提升 、 配煤掺烧工作的细化和优 化 、 管理考核的合理优化等手段 ， 从管理和技术上 是可以把入厂煤和入炉煤的热值差控制在合理水 平 的 。 参考文献 E l i 龚丽华 ， 张 国金 ， 王应高 ， 赵静 ， 等． 火 电厂入 厂煤与入 炉煤 热值差 大的原 因分析及 对策[ J ] ． 中国 电力， 2 0 0 9 ， 0 8 4 8 3 2 - 3 4 ． [ 2 3 付强 ， 林 木松 ， 张宏亮 ， 等． 人厂煤 与人炉煤热值 差异较大 原 因分析[ J ] ． 华中电力 ， 2 0 0 3 ， 1 6 6 4 7 4 9 ． 作者简介 薛 智 1 9 7 4 一 ， 男， 工程 师， 主要 负责 火电厂燃 料 监 督 管理 工作 。 收 稿 日期 2 0 1 4 - 0 1 1 0