火电厂入厂煤与入炉煤热值差原因分析.pdf

第 2 9卷／ 2 O 0 9年第 1 期 湖南电力 研 究与试验 火电厂人厂煤与人炉煤热值差原因分析 杨劲。朱再兴。 周孑民。涂福炳。彭好义。马爱纯 中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙 4 1 O 0 8 3 摘要 大多数火电厂入厂煤与入炉煤之间存在热值差偏大的现象。文 中比较分析 了入 厂煤不 同采样方式和不 同采样位置煤样的化验 结果，并从全水分、煤场储存 以及热值差 统计等方面入手分析热值差产生的原因，其 中入厂煤采样是造成热值差的主要 因素；提 出了优化采样方案等减少热值差的改进措施。 关键词火电厂 ；入厂煤 ；入炉煤 ；热值差 中图分类号 T M 6 2 1 ； T Q 5 3 3 文献标识码 B 文章编号1 0 0 8 ． 0 1 9 8 2 0 o 9 0 1 一 o 0 2 1 3 Ca u s e a na l y s i s 0 f c a l 0 r i c di f f le r e n c e be t we e n c 0 a l O f e nt e r i n g f la c t 0 r y a nd 0 f e nt e r i ng f h r na c e i n pO we r p l a nt YANG J j n，ZHU Za i n g ，Z H0U e mi n，TU F u - b i n g ，P ENC Ha o y i ，MA Ai c h u n S c h o f E n e r g y S c i e n c e a n d E n n e e r i n g ，C e n t r a l S o u t h U I li v e r s i f y ， C h a n g s h a 4 1 o o 8 3 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e c a l c d i 船 r e n c e b e t w e e n c 0 a l 0 f e n t e n g f a c t o r y a n d o f e n t n g f u m a c e i s o bv i o u s l y e x i s t e d i n mo s t f 0 s s i l f i r e d p 0 we p l a n t s ． Di 骶 r e n t s a mp l i “ g me t h o d s a n d d i 饪le r e n t 8 a mp l i n g l o c a f i 0 n s t h a t i n f 1 u e n c e d t h e c a l o r i c d i 如 r e n c e we r e c o mp a r e d a n d a n a l y z e d．To t a l m0 i s t u r e ，c 0 a l s t o r a g e ， a n d s t a t i s t i c s 0 f c a 1 o c d i r e n c e we r e a l s o c o n s i d e 1 ℃ d ．I t wa 8 c 0 n c l u d e d t h a t s a m p l i n g o f c 0 a l 0 f e n t e r i n g f a c t o r y wa s t h e ma i n r e a s o n t h a t c a u s e d t h e c a 1 o r i c d i f f r e n c e a n d i mp r 0 v e d me a s u r e s i n c l u d i n g叩 t i mu m s a m p l i n g m e t h o d s＆ n d 0 t h e r s w e r e p r 0 p o s e d t 0 r e d u c e t h e d if r e r e n c e ． Ke y w0 r d s f 0 s 8 ㈣r e d p 0 we p l a n t ；c o a I o f e n t e r i n g f a c t o r y；c 0 a l o f e n t ng f u m a c 。；c a l 0 r i c d i 艉 r e n c e 1 引 言 热值差是指人厂煤热值与人炉煤热值的差值 ， 其大小反映了公司的燃料管理水平 。随着动力用煤 的紧张趋势 日益加剧 ，大多数火 电厂煤源复杂多 变 ，热值差偏大的现象普遍存在 。国家标准中提出 了人厂煤与入炉煤热值差不得超过 0 ． 5 0 2 MJ ／ k g的 明确要求 ，而全国大多数 电厂均不 能满足要求。人 炉煤的热值 比入厂煤偏低 ，直接影 响机组 经济运 行 ，提高了发电成本 。为了正确测定人厂和入炉燃 料热值 的高低 ， 减少不必要的损失 ，降低燃料发 电 成本，提高企业竞争力，有必要对造成人厂煤与人 炉煤热值差异的原因进行分析，并提出解决措施。 2 入厂煤与入炉煤热值差偏大的原因 分析 火电厂人厂煤与人炉煤之间热值偏差原因复 收稿 日期 2 0 0 8 9 - 2 2 杂 ，实际情况与诸多因素相关 ，以下主要从人炉煤 采制 、全水分、煤场储存和热值差统计等方面进行 分析。 2 ． 1 入厂 煤 采样 入厂煤采样是热值差产生的源头，其采样准确 性是比较热值差的前提，不合理的人厂煤采样是造 成热值差的主要原因。 2 ． 1 ． 1 不 同采样方式的影响 燃煤 电厂人厂煤采样主要有人工和机械 2种方 式。人工采样存在较大的人为因素 ，并且下样采集 难度和劳动强度大 ，但是它能采到煤层中的大块和 及时发现掺假现象；机械采样事故率高，采样深度 一 般不能到达煤层底部和边缘 ，并且采样会将大块 旋开，取得的煤样粒度小、煤质较好，加上机械长 时间连续工作时部件发热使得煤样水分损失，通常 机械采样比人工采样煤样化验的热值高，机械采样 还具有采样难度小、劳动强度小和人为因素少等特 2l 研究与试验 湖南电力 第 2 9卷／ 2 o 0 9年第 1 期 点。针对人工和机械采样方式各 自的特点 ，对某电 厂入厂煤人工和机械采样进行了对比实验，分析数 据如表 1 所示。 表 1 入厂煤人工与机械采样热值对 比 獬式 。 簪 从表 1中可知 ，火车车厢内人工采样与机械采 样低位热值平均相对误差为 9 ． 8 8 ％ ，平均热值 差 为 1 ． 9 3 M J ／ ，其 中 最 大 热 值 相 对 误 差 达 到 1 4 ． 4 5 ％ ， 热值差达到 2 ． 8 0 MJ ／ k g ，全水分平均差值 为 3 ． 4 8 ％，平均相对误差达到 3 4 ． 8 8 ％。通过机械 和人工采样的对 比实验 ，可知机械采集煤样的全水 分 比人工采样全水分低得多 ，机械采样热值比人工 采样高 ，充分说 明了 2种采样方式的区别和特点。 为提高采集煤样 的代表性 ，人厂煤采样应采用人工 和机械相结合的采样方式 。 2 ． 1 ． 2 不同采样位置的影响 电厂来煤基本都是依靠火车和汽车运输 ，由于 车体颠簸等原因， 煤 中的石头、煤矸石等较重部分 会沉落厢底 ，其 中还 存在部分供 煤单位受利益驱 使 ， 对煤车采取人为分层等手段 ，因此有时会 出现 车厢内的上、下层 的煤质差别很大 。针对此现象 ， 对某电厂火车人厂煤车厢 内上下层煤质做了对比实 验 ，实验数据如表 2所示。 从表2中可知，在火车车厢内人工上样与下样 低位热值平均相对误差为 4 ． 3 5 ％， 平均热值差为 O ． 8 O M J ／ ， 其中最大热值相对误差达到 8 ． 9 5 ％， 热值差达到 1 ． 4 4 M J ／ 。比较数据可知上层煤样 热值比下层煤样热值高，充分反应了火车来煤上下 层煤质存在差异的现象。 2 ． 2入炉煤采样 G B 4 7 5一 l 9 9 6 商品煤样采取方法规定， ． 2 2 ． 表 2 入厂煤火车上 、下层煤样热值对比 皮带上取样时速度不得超过 1 ． 5Ⅱ s ，但实际生产 中皮带 速度远 高 于 1 ． 5 t s ，且 大多使 用机 械采 样，而现有的机械采样设备难 以取到皮带上的全断 面煤样 ， 使得煤样代表性不强。此外部分电厂人炉 煤通常是 1个班采集 1 个样 ，而 1 个班的人炉煤往 往是多种混合煤，这样会给加权法计算入炉煤热值 带来误差，使得入炉煤代表性降低。 2 ． 3分析煤样制取不规范 大多数火电厂在人厂煤和人炉煤煤样空气干燥 基分析样制作过程不符合 G B 4 7 41 9 9 6 煤样的制 备方法 的要求 。为节省制样 时间，烘箱 的温度 调得过高 国标规定为 5 O ℃时干燥 1 h ，造成煤 样在高温下发生氧化和水分损失过多 ，从而引起煤 样内部成分的变化 ，影响煤样检测结果的准确性 ， 使得热值差与实际情况不符。 大多数电厂煤样制取时通常是多个单位的煤样 同时操作 ，这样会造成各煤样之间交叉污染和制样 机连续工作发热对分析煤样的成分产生影响 ，增加 了煤样热值计算误差。 2 ． 4 全水分的影响 全水分是热值计 算 中非常重要 的一个煤质参 数，根据国标中动力煤计价标准的规定， 人厂煤结 算时多以煤样的收到基低位热值为准。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，热值计算过程中也都会涉及到全水分值。根 据表 l 中实验数据，经过煤的热值差和水分差之间 相互换算，全水分每相差 1 ％，收到基低位热值偏 差0 ． 5 5 4Ⅲ／ k g 。因此，比较人厂煤和人炉煤的热 值时，全水分对其产生的影响是不可忽略的。部分 2 O O9 No ． 1 HUNAN EL EC TRI C POW ER Vo 1 ． 2 9 电厂相关 化验人 员不 严格 按照 国标 G B ／ T 2 1 1 2 0 0 7 煤中全水分的测定方法的规定对煤样全 水分进行测定等因素会导致人厂煤与入炉煤热值之 间的差异偏大。 另外 ，国家颁布的标准 中虽然对入厂煤与入炉 煤热值差提出明确要求 ，但并未指出入厂煤和人炉 煤热值计算中全水分数据来源的依据，以不同的全 水分计算得到的热值进行 比较并不能真正反映热值 差的实际情况以及燃料管理方面的水平。 2 ． 5 煤场储存的影晌 由于实际情况 的限制 ，通常情况下人厂煤都会 储存在煤场而不是直接入炉燃烧 ，在存放过程中由 于风吹、日晒、风化及缓慢氧化等作用 ，严重时还 会发生 自燃 ，使燃煤热值降低 。 对某 电厂进行人厂煤直接入炉试验 ，数据表明 人厂煤 不在 煤 场储 存 直 接人 炉 燃 烧 ，热 值 差 为 1 ． 4 4 9 MJ ／ k g ， 而该电厂 2 0 o 8年上半 年月平均热值 差为 2 ． 2 7 2 MJ ／ k g ，不储存直接人炉燃烧 要 比该 电 厂平均热值差少 0 ． 8 1 9 6 M J ／ ，由此看 出煤 的储 存确实会造成热值损失。此外人厂煤直接人炉实验 从理论上分析热值差应该接近于 0，但是实验结果 并非如此 ，而人炉煤皮带上的取样代表性较强，说 明人厂煤 的采样 问题较 大，主要原 因是人厂煤掺 假、煤质不均和人为因素等 。 2 ． 6 热值差计算和统计周期的影响 目前大多数火电厂以 1 个月作为热值差的比较 周期 。热值差计算中人厂煤的热值通常是采用 当月 所有批次入厂煤热值的加权平均数 ， 人炉煤热值是 实际送入锅炉 的煤的热值加权平均值 。而实际生产 中当月人炉煤总吨数并不完全等于当月人厂煤的总 吨数 ，其 中部分是煤场的存煤 ；此外 ，大多数电站 锅炉需要对不同的煤种进行掺配混烧 ，使得人厂煤 和人炉煤在煤种数量统计上难以对应 ，即使全部进 行加权平均 ，当月的热值差都可能与实际情况存在 偏差。因此热值差 比较周期设定为 1 个月难 以真实 反应电厂的实际燃料管理情况 。 样低位热值平均偏差为 0 ． 8 O M J ／ ，不同采样方 式和不同的采样位置对煤样的热值有较大影响，采 用单一的采样方式和位置对人厂煤进行采样不能准 确地反应煤质 的真实情况。因此，合理优化采样方 案是降低热值差最有效的方法。人厂煤取样应采用 人工上下样和机械采样相结合的方式 ，并根据各 自 方式的采样特点和长期数据统计总结出热值计算的 加权经验公式和修正系数 ，最终得到煤样人工上下 样和机械采样 的加权平均热值 。此外 ，建议研究开 发更稳定 、切合实 际的机械采样装置。 3 ． 2规范制样和化验制度 制样时减少煤样积存 ，做到来煤即制样 ，以降 低交叉污染和制样设备连续工作发热给热值化验带 来的影响。制样完毕后应及时化验煤质参数 ，减少 存样造成的误差。空气干燥基分析样应严格按照国 标规定 ，在 5 0 ℃下连续干燥 1 h 。此外 ，燃管部 门 还应加强 制样 、化验人 员 的责任 心和业务水平培 训 ，应严格按照 G B 4 7 41 9 9 6 煤样的制备方法 等相关 国家标准制样和化验。 3 ． 3 加强煤场管理 。 制定合理的燃煤计划 煤场储存 也是 造成人厂煤热值损失 的原 因之 一 。电厂应 在煤场 中安装一些 喷雾装 置 ，增加排 水 、防风措施 ，减少 煤场扬尘 的热值损失 等。此 外 ，建议煤场储煤时不同煤种分开堆放 ，煤堆形状 以屋脊式为佳 ，煤堆角度控制 在 4 O 。～4 5 。 ，顶部 平齐 ，截面成梯形 ，高度不超过 6 m【 1 】 。 3 ． 4 调整热值计算基准 ， 制定合理有效的热值差比 较周期 制样完成后应及 时化验煤样全水分。在热值差 比较时，人炉煤热值 的计算以人厂煤煤样全水分为 基准重新确定 ，然后再 比较两者间的热值差。并制 定一个较长的热值差 比较周期 ，把月热值差 比较变 成 以 1个季度或半年作为比较周期。 参考文献 [ 1 ]赵继云．电煤热值损失 的原因与防治 [ J ] ．煤，2 o o 7 ，1 6 6 l 61 7 ． 3降低热值差的措施 3 ． 1 优化采样方案 作者简介 ’ 一．，人 萋 是 造 成 电 厂 善 最 主 萼 的 杨劲 魃， 黼 按 原因， 实验研究表明，人厂煤人工采样与机械采样 低位热值平均偏差为 1 ． 9 3 M J ／ k g ，人工上样与下 2 3