某电厂煤质变化对锅炉效率和煤耗的影响

煤质变化对锅炉热效率和煤耗的影响煤质变化对锅炉热效率和煤耗的影响 自 04 年以来 随着中国经济的高速增长和电煤需求的大幅增加 煤炭市场 逐步进入了卖方市场 煤价一路攀升 电煤供应日趋紧张 在 07 年末 08 年初 达到顶峰 发电用煤面临着量少质差的双重压力 煤的种类及煤质对锅炉燃烧设备的结构型式 受热面布置 运行经济性和 安全性都有很大影响 煤质改变或煤质下降将给锅炉热效率乃至整个电厂带来 严重问题 锅炉热效率的下降直接导致机组发电煤耗的上升 造成电厂经济效 益的下降 一 煤质变化对锅炉燃烧的影响一 煤质变化对锅炉燃烧的影响 广义上讲煤的工业分析主要包括水分 灰分 挥发分 固定碳 硫分和发 热量 分析这些指标变化对锅炉运行的影响有着重要意义 锅炉按照设计煤种 来燃烧可以达到最佳的热效率 如果煤质偏离锅炉设计参数则会对锅炉燃烧工 况产生较大影响 1 水分的影响 水分的存在不仅使煤中可燃质含量相对减少 降低了发热量 还会因受热 蒸发 汽化而消耗大量的热量 导致炉膛温度降低 煤粉着火困难 排烟量增 大 增加了厂用电率 同时 增大了输煤系统堵塞的机率 水分高 会降低炉内温度 使着火困难燃烧不完全 机械和化学不完全燃 烧热损失会增加 水分会吸热变成水蒸气随同烟气排除炉外 增加烟气量而使 排烟热损失增加 降低锅炉热效率 同时使引风机电流增大 也为低温受热面 积灰 腐蚀创造了条件 根据有关资料 煤中的水分每增加 5 由于排烟热损 失而使锅炉效率下降 0 5 左右 2 挥发分的影响 在煤的燃烧中 挥发份是最为重要的指标 挥发分在较低温度下能够析出 和燃烧 随着燃烧放热 焦碳粒的温度迅速提高 为其着火和燃烧提供了极其 有利的条件 另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积 有利 于提高焦碳的燃烧速度 挥发份越高 煤越容易燃烧 燃尽效果也最好 煤粉 着火提前 火焰中心下移 有利于锅炉水冷壁辐射吸热 可以降低排烟温度水 平 有利于提高锅炉热效率降低发电煤耗 挥发份含量降低时 煤粉气流着火 温度显著升高 着火热随之增大 着火困难 达到着火所需的时间变长 燃烧 稳定性降低 火焰中心上移 炉膛辐射受热面吸收的热量减少 对流受热面吸 收的热量增加 尾部排烟温度升高 排烟损失增大 3 灰分的影响 燃料中的灰份在燃烧过程中不但不能放出热量而且还要吸收热量 因此 灰份含量越大 发热量越低 容易导致着火困难和着火延迟 同时炉膛燃烧温 度显著降低 煤的燃尽度变差 造成飞灰可燃物高 灰份含量增大 碳粒可能 被灰层包裹 碳粒表面燃烧速率降低 火焰的传播速度减小 造成燃烧不良 另外飞灰浓度越高 使锅炉受热面特别是尾部的省煤器 空预器受热面的磨损 加剧 排灰量增加 也使得除尘费用及厂用电上升 同时飞灰和炉渣的热物理 损失变大 从而降低了锅炉的效率 灰分每增加 1 理论燃烧温度平均降低 约 5 度 因而使煤粉着火发生困难 引起燃烧不良 甚至爆燃 熄火 统计资 料显示 平均灰份若从 13 上升到 18 锅炉强迫停运率将从 1 3 上升到 7 5 4 热值的影响 发热量是反映煤粉燃烧好坏的一个重要指标 当煤的发热量下降到一定程 度时 不仅会引起燃烧不稳定 不完全 而且可能导致锅炉灭火等故障 实验 数据表明 燃煤的低位发热量下降 1 Mj kg 厂用电率将提高 0 5 此外燃煤 发热量下降对锅炉机组的可用率影响巨大 美国电力公司的一项研究表明 美 国全国燃煤机组 10 年间 燃煤平均发热量从 27 328Mj kg 下降到 24 65 Mj kg 可用率下降了 13 5 硫分的影响 煤中含硫量大时 容易引起水冷壁高温腐蚀 锅炉尾部烟道 省煤器 空 气预热器等处的低温腐蚀 造成锅炉爆管 影响锅炉安全运行 二 煤质变化对我厂机组经济性的影响二 煤质变化对我厂机组经济性的影响 1 煤质变化对机组厂用电率的影响 我厂设计煤种均为优质烟煤 近几年入厂煤相对锅炉设计煤种发生了较大 变 化 下表为 07 08 年入炉煤煤质统计 表一 07 年煤质数据 表二 08 年 1 8 月份煤质数据 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月 全水分9 39 219 379 39 339 610 410 07 干燥基挥 发分 23 525 122 519 62019 1520 9523 22 空干基灰 分 27 2732 6531 0334 4235 2633 7836 5733 88 全硫1 681 521 341 841 621 92 2 04 1 80 低位热值21 0819 819 318 5818 1517 417 7718 06 图 1 入炉煤工业分析成分变化图 从以上煤质报表可以看出 08 年煤质与 07 年相比 差距较大 水分平均 上升近 1 挥发分下降 8 灰分上升 8 低位热值下降 3Mj kg 从工业成 分分析看 煤质较差 劣质煤灰分高 热值低 同样出力条件下锅炉燃煤量增加 300MW 负荷下 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月 全水分 8 788 629 088 78 568 678 939 178 719 788 568 92 干燥基 挥发分 32 233 934 4836 333 930 832 5631 931 432 930 229 4 空干基 灰分 29 627 426 5427 827 926 624 825 925 724 327 126 2 全硫1 521 691 811 911 891 831 891 961 962 061 931 85 低位热 值 20 221 021 0720 820 821 5621 921 5121 721 921 521 9 入炉煤工业分析成分变化图 0 5 10 15 20 25 30 35 40 水分挥发分灰分热值 07年 08年 我厂锅炉设计燃料消耗量一期为 125 5 T H 二期为 121 43T H 由于煤质下 降 满负荷下的燃煤量增加到 160 170T H 最高时 180 T H 由于煤质严重偏 离设计值 使锅炉运行参数偏离经济运行范围 机组煤量高 锅炉总风量也随 之升高 制粉系统及六大风机出力均比同等工况下升高 燃料上煤时间延长 入炉煤灰分的上升 使锅炉除灰除渣系统也不堪重负 负压飞灰系统基本是全 天运行 除渣工作量也增加近一倍 今年前 8 个月较去年同期增加厂用电量 1325 万 kWh 厂用电率升高约 0 3 使煤耗升高 1g kWh 2 3 4 机组脱硫投运后对厂用电率的影响 我厂二期脱硫自去年下半年投入运行后 机组厂用电率明显上升 今年前 8 个月脱硫用电量 3198 万 kWh 厂用电率增加约 1 16 使供电煤耗增加 3 8 g kWh 3 煤质变化对锅炉效率的影响 根据锅炉热效率反平衡计算公式 锅炉热效率锅炉热效率 100 100 排烟热损失排烟热损失q q2 2 化学化学 不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失q q3 3 机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失q q4 4 散热损失散热损失q q5 5 灰渣物理热损失灰渣物理热损失 q q6 6 从实际运行情况看 化学不完全燃烧热损失q3 散热损失q5 灰渣物理热 损失q6在煤质发生变化时变化很小 对锅炉效率影响较大的主要是排烟热损失 q2和机械不完全燃烧热损失q4 由于入炉煤水分上升 1 使排烟温度升高 排烟热损失增大而使锅炉效率 下降 0 1 灰分的大幅升高也使锅炉排烟热损失升高 随着灰分的上升 入炉 煤热值相应降低 今年热值与去年比较平均下降 3Mj kg 同等工况下煤量 风量增加 锅炉排烟热损失 机械不完全燃烧热损失明显升高 锅炉热效率下 降约 1 6 另外挥发分的明显下降也使飞灰含碳量和大渣含碳量增高 机械不 完全燃烧热损失增大 据统计 今年飞灰可燃物较去年升高 0 3 使锅炉效率 下降 0 108 因煤质下降使锅炉热效率下降约 1 81 使发电煤耗上升 5 4g kWh 8 月份 1 4 炉供电煤耗高达 350 75g kWh 比去年同期升高 6 3 g kWh 结论 结论 1 2 炉因煤质变差锅炉热热效率下降炉因煤质变差锅炉热热效率下降 1 81 使发电煤耗增加 使发电煤耗增加 5 4g kWh 厂用电率升高使供电煤耗增加 厂用电率升高使供电煤耗增加 1g kWh 合计使机组供电煤耗比去 合计使机组供电煤耗比去 年同期升高年同期升高 6 4 g kWh 8 8 月份热力试验结果表明 月份热力试验结果表明 3 4 炉热效率炉因煤质原因下降幅度约炉热效率炉因煤质原因下降幅度约 1 54 使发电煤耗增加 使发电煤耗增加 4 62g kWh 厂用电率升高使供电煤耗增加 厂用电率升高使供电煤耗增加 1g kWh 脱硫用电使供电煤耗增加脱硫用电使供电煤耗增加 3 8g kWh 合计使机组供电煤耗比去年同期升高 合计使机组供电煤耗比去年同期升高 9 42 g kWh 4 煤质变化对锅炉利用系数的影响 由于煤质变差 造成锅炉燃烧不稳 被迫投油助燃次数明显增多 多次发 生锅炉结焦现象 严重威胁锅炉的安全运行 同时锅炉受热面磨损加剧 设备 故障率上升 据统计 今年前 7 个月共发生 8 起锅炉灭火 4 次受热面泄漏 设备停运 306 小时 设备可用率下降 2 61 经济损失较大 这也是发电企业 不得不面临的严峻事实 不可否认 在煤源紧张 库存长期偏低 煤质差的不利形势下 运行在线 调整 指标监督发挥了举足轻重的作用 相比 07 年 飞灰可燃物控制较好 排 烟温度除 1 炉上升 4 外 其他指标与去年同期基本持平 各项经济指标严格 按照设计值运行 这在一定程度上抵消了煤质变差带来的巨大负面影响 提高 了发电厂的经济效益 三 当前形势下应采取的措施三 当前形势下应采取的措施 1 加强入厂煤质管理 尽量保证煤种接近设计煤种 2 加强入厂煤 入炉煤的化验分析 准确掌握煤炭的工业分析数据 特别 是水分 挥发分 发热量 灰分等指标 及时提供给运行人员便于及时调整 3 加强入炉煤掺配 保证煤质的稳定性 保证锅炉燃烧的稳定性 有效地 掺配煤工作可提高劣质煤的利用率 降低燃料成本 同时可以通过掺配煤减少 或降低煤质变化给锅炉造成的影响 4 加强燃烧调整 运行人员可根据煤质化验单给定的煤质变化情况 及时 进行燃烧调整合理配风 从而达到安全运行的目的 5 目前 1 3 4 炉氧量测点存在指示不准的缺陷