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
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
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
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η=100-排烟热损失q2-化学不完全燃烧热损失q3-机械不完全燃烧热损失q4-散热损失q5-灰渣物理热损失q6。

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6.3g/kWh。

结论：
①#1、#2炉因煤质变差锅炉热热效率下降1.81%，使发电煤耗增加
5.4g/kWh，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年同期升高
6.4 g/kWh。

②8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
1.54%，使发电煤耗增加4.62g/kWh，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3.8g/kWh，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
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，需要尽快解决，使运行人员调整时有明确的参照目标。

6、定期进行锅炉热效率测定，最好增加锅炉热效率实时监测点，以便掌握煤质煤种和燃烧工况发生变化后的准确数据，使运行人员及时做出调整。

四、结论
煤质变差对锅炉燃烧的稳定性和热效率产生了严重影响，使机组供电煤耗大幅升高，降低了机组运行的经济性。

定量分析煤质变差对锅炉乃至机组经济性的影响，进而采取针对性的措施，可以提高发电企业的经济效益，从这个角度考虑，这项工作的深入开展对发电厂而言有重要意义。