火电厂燃煤节能与管理简析

徐旭+周欣伟+王维+王世闻+蒋翔斌

【摘 要】随着我国经济的迅速发展，能源已成为国民经济的重要物质基础。火力发电机组是煤炭消耗的大户，提高火力发电机组的锅炉效率，降低煤耗，对节约能源具有十分重要的意义。燃煤节能与管理思想相结合，可以进一步强化科技节能技术在机组节能降耗中的作用，提高电厂经济效益。本文从锅炉设计着手分析煤炭质量对锅炉效率的影响，阐述了燃煤节能与管理对电厂节能降耗的重要性与必要性。

【关键词】燃煤；节能；管理；效率

【Abstract】With the rapid development of our countrys economy， energy has become the important material foundation of the national economy. Thermal power unit is the big part of coal consumption. There is very important meaning for energy conservation that improving the efficiency of boilers for coal-fired power units， reducing the coal consumption. Combining coal energy saving with theories of management can further strengthen the role of scientific energy saving technology in reducing the units energy consumption， improving economic efficiency of power plants. This article sets about the boiler design to analyze the influence of coal quality on the boiler efficiency， and expounds the importance and necessity of combining coal energy saving with theories of management for saving energy and reducing consumption in power plants.

【Key words】Fire coal；Energy conservation；Management；Efficiency

0 前言

能源是国民经济的重要物质基础，一方面，要加强能源的开发，另一方面，还要采取各种有效途径节约能源。随着我国国民经济的迅速发展，火力发电机组日益增多，已成为煤炭消耗的大户，提高火力发电机组的锅炉效率，降低煤耗，具有十分重要的意义[1]。燃煤节能与管理思想相结合，可以进一步强化科技节能技术在机组节能降耗中的作用，提高电厂经济效益。

1 燃用设计煤种煤质的必要性

由于燃煤煤质的选取直接影响锅炉的设计，所以设计煤种的煤质原始数据必须具有良好的代表性，以此为依据设计的锅炉在实际运行中才能够具有良好的工作状态参数。一般来说，燃煤煤质包含煤的收到基元素成分、低位发热量和干燥无灰基挥发份含量、灰熔点及可磨性系数等。电厂锅炉设计是根据电厂计划单台装机容量、参数和设计煤种煤质特性确定锅炉的基本结构的，因此，从理论上说煤种煤质变化，设计的锅炉结构参数也应随之变化，在投用后，煤质变化将对锅炉运行的安全性、稳定性和经济性造成影响。燃用与设计煤种相近煤质的煤种时，对锅炉影响较小或者没有明显影响；燃用与设计煤种煤质相差较大的煤种，尤其是煤质较设计值过低时，将危及机组运行的安全。[2-4]

1.1 燃用非设计煤种的具体影响

火力发电厂入厂煤验收环节是对厂内煤质控制的首个环节，一般电厂会根据自己设计煤种煤质拟定煤炭采购计划，或购买相应单一煤种，或选择多煤种掺混掺烧的方式进行配煤。入炉煤煤质一般情况应与锅炉设计煤种煤质相符，如果与设计煤种煤质相差较大，则在日常生产时常出现以下影响锅炉正常运行的情况：

1）锅炉出力下降，即使一再地加大锅炉给粉量，锅炉仍然达不到设计出力，机组负荷受到限制；

2）锅炉排烟热损失、不完全燃烧热损失相对增大，相同条件下锅炉所消耗的动力用煤增加，提高了发电成本；

3）锅炉燃烧不稳定，甚至熄火。虽然部分电厂已通过改良了燃烧器结构，使得锅炉的燃烧稳定性大大提高，但燃用煤质相差较大的非设计煤种，尤其是在低负荷运行时，需投用油枪来确保锅炉燃烧稳定，这会增加电厂燃油用量，提高成本，降低经济效益；

4）燃用非设计煤质，燃煤灰分发生变化，会引起炉渣成分变化，灰熔点可能会降低，导致炉膛结焦，设备磨损、水冷壁压塌等现象和事故，影响锅炉安全运行。

1.2 造成影响的原因分析

结合燃煤电厂实际情况分析，造成以上燃用非设计煤种所产生的影响主要有以下几点原因：

1）与我国煤炭行业和电厂动力用煤的特点有关，煤种煤质多变且差异较大，燃煤的炭化程度不同，呈现梯级分布现象；

2）受到电厂地区附近煤矿和厂用煤源的矿点规模、交通运输条件的限制，电厂所用煤种煤质难以保证单一稳定[5]；

3）受地区内电厂总装机容量和煤矿市场情况影响较大。电厂总装机容量越大，电厂用煤需求越大，煤炭供给量相对变少，煤炭价格将会上升，会导致大量的劣质煤进入煤炭市场；相反，当电厂用煤需求降低，煤炭供给量相对增多，煤价下降，电厂则可以选择与设计煤种煤质相符的优质煤作为入厂煤采购，这都将导致电厂用煤煤种煤质变动，使锅炉不能稳定使用或者参配使用设计煤种 [4]；

4）电厂燃煤购买的成本占发电成本的大部分，为了降低发电成本，部分电厂也会购买价格较低、煤质较差的煤，与优质煤掺混。所以入厂煤煤质将会降低，掺混入炉煤的煤质也不能与设计煤种煤质一致；

5）由于电厂需要根据电网调峰要求对机组负荷进行调整，为保证机组在低负荷下运行时燃烧稳定，锅炉则更加需要燃用设计煤种煤质，煤质差异过大，则将影响机组正常运行。

2 灰分差异对锅炉的影响

原煤中灰分含量对煤炭发热量影响较大，灰分含量增多，发热量下降。此外，灰分含量高的煤相对密度较高，相对来说会增加运输成本，而且灰成分及含量对炉内燃烧、结渣、沾污、磨损及自用电等问题都有影响，煤中的灰分含量越高，锅炉安全运行要求就越高。下面就灰分差异对锅炉的影响展开分析。[7-8]

2.1 对锅炉运行的影响

煤质特性影响煤粉的着火温度，由于煤粉进入炉膛后是一个强迫着火和热力着火同时存在的复杂过程。不同的煤种、不同的煤质情况，其着火温度也不同，但原煤中灰分含量增多，相同燃烧环境条件下，煤粉气流着火所需的热量增加，不利于着火。

当锅炉给粉量增加时，因为煤中灰分含量增多，完全燃烧所需的理论空气量有所减少，但由于给粉量增加，为保证炉内正常燃烧，必须加大锅炉的给风量，风量增大将会导致烟气量增加，排烟热损失增加。烟气量的增加也会使过热蒸汽超温，为保证蒸汽温度稳定，减温水喷水量增加，机组热经济性也会降低。相同给风量和给水量条件下，煤中的灰分含量增加，锅炉机械不完全燃烧损失增加、排烟热损失增加。

2.2 磨损影响

燃煤中灰分含量增加，烟气中飞灰浓度相对增大，单位面积上飞灰颗粒对受热面的撞击磨损次数增加，此外烟气增加，烟气流速增加，根据磨损量与烟速的3-3.4次方成正比的关系计算，磨损量将大大增加，对受热面磨损加剧，使受热面管壁变薄，管壁强度降低，引起受热面管束爆管，锅炉安全稳定运行受到严重影响。

2.3 耗电量的影响

燃用煤种灰成分含量较高时，为了易于锅炉着火，通常电厂会将煤粉颗粒磨得细些，同样质量的燃煤将需要更长的制粉过程，制粉耗电量增加。另外，煤粉颗粒越细越有利于煤粉的燃尽，煤粉燃烧情况越好，烟气颗粒物成分含量也就越低，有利于尾部烟气处理装置对烟气的净化作用，减少了电除尘的处理量，进一步降低了电厂耗电量，提高了电厂净效率，降低了电厂运行成本。

2.4 用油量的影响

电厂燃用煤种煤质较差时，锅炉将出现燃烧不稳甚至熄火等现象，为保证其正常燃烧，电厂通常会使用向炉内给入燃油以达到助燃的效果，这就造成了电厂燃油用量的上升，燃油成本提高，电厂运行经济性下降。

3 燃煤质量管理的必要性

加强电厂的燃煤质量管理是锅炉节能降耗的途径，充分认识燃煤质量对电厂机组效率和经济性的影响，电厂应主要从以下几点做好燃煤质量管理[9]。

1）加强日常对燃料管理层及燃煤采制化相关技术人员的专业培训，提高人员对专业领域知识的了解和把控燃煤质量必要性的认识。电厂尽量采购与设计煤种煤质相符的煤源，对于采用掺混方式配煤的电厂，应通过技术手段及专业生产设备进行掺配烧，并加强对入炉煤煤质的采制化监督工作，提高入炉煤煤质的稳定性。

2）把控好入厂煤的采制化过程，做好监督工作。采制化人员须按《国标》的要求，对电厂来煤进行采样、制样和化验过程，化验结果由燃料管理人员汇总分析，以监督入厂煤煤质是否满足合同所要求的煤炭供方供给煤炭煤质情况；另一方面，电厂应根据入厂煤煤质情况合理分配存煤位置，既便于取煤，又不致使煤炭存放过程过于繁琐，燃料管理人员应做好煤场煤种分布情况的统计，为电厂配煤掺烧提供堆取煤依据，保证掺配后的入炉煤煤质符合理论计算值。

3）电厂应做好入炉煤采制化过程的监督工作。电厂输煤及掺配煤应符合日常生产和锅炉设计煤种煤质的要求。做好入炉煤煤质特性的检测工作，为电厂经济效益核算和标煤耗量计算作依据。现有燃煤电厂多数已安装并使用了入炉煤采样机，一般情况下，只要采样机定期做好性能试验检测工作，日常生产能够按照相关国家标准进行操作，监督好样品流转过程和制样化验过程，就可以保证入炉煤的煤质稳定，提高锅炉效率，进而提高电厂经济效益。

4 结语

燃煤技术在不断地发展、提高，节能手段也在日益完善，在科技高速发展的时代里，燃煤节能与管理思想的结合显得尤为重要，只有更好的管理，才能更完善、高效、健康地促进燃煤节能技术的发展与应用。

【参考文献】

[1]杨勇平，杨志平，徐钢，王宁玲.中国火力发电能耗状况及展望[J].中国电机工程学报，2013（23）.

[2]郑体宽.热力发电厂[M].中国电力出版社，2001.

[3]王志，周红卫，刘本明.加强电厂的燃煤质量管理是锅炉节能降耗的有效途径[J].民营科技，2010（3）.

[4]张蓓.浅论火力发电厂如何加强锅炉燃煤节能质量管理[J].市场周刊（理论研究），2008（1）.

[5]马丹.火电厂燃料物流管理与成本控制[J].湖北工学院学报，2004（2）.

[6]赵红卫.电厂燃煤采购和煤质配比优化方案的选择[J].中国煤炭，2003（12）.

[7]万文军，周克毅，胥建群.火电厂优化技术发展趋势[J].中国电力，2003（7）.

[8]夏洪亮.火力发电厂燃煤管理策略研究[D].山东科技大学，2006.

[9]水利电力部电力调度通讯局.火力发电厂燃料与管理[M].水利电力出版社，1984.

[责任编辑：田吉捷]