煤质化验技术分析在火力发电产业的重要性_王可峰.pdf

工 程 技 术产业创新研究 2023.7 第14 期120作者简介：王可峰，男，新疆乌鲁木齐人，助理工程师；研究方向：煤质化验与分析。煤质化验技术分析在火力发电产业的重要性王可峰（新疆维吾尔自治区乌鲁煤炭科学研究所，新疆乌鲁木齐 830000）摘要：为研究煤质化验技术分析在火力发电产业中的重要性，本文介绍了煤的基本组成和物理、化学性质，分析了煤质化验技术分析在火力发电产业中的应用，即在煤炭选矿、燃煤企业以及火力发电厂中煤质化验技术分析的应用，在此基础上，探究煤质化验技术分析在新能源时代的应用和创新，最后总结了煤质化验技术分析在火力发电产业中的重要性，即会对燃烧效率、发电厂排放和煤炭资源合理利用产生的不同影响。关键词：煤质化验技术分析；燃煤电厂煤质化验技术；火力发电厂；煤化验技术我国是煤炭开采大国，也是煤炭使用大国，煤炭对于环境污染的影响很大。在“双碳”目标下，我国对环保的需求越来越迫切。煤质化验技术分析能够对煤炭资源进行分级，使煤炭企业根据煤质化验技术分析报告评价煤的质量和适用范围；对于煤炭开采，评估煤炭资源储量有着重要的参考价值。煤炭企业运用煤质化验技术分析，能够提高煤的燃烧效率、降低污染物排放，确保将环境污染降至最低，使企业能够根据煤质化验技术分析报告合理运用煤质资源，对提高企业的经济效益和社会效益有着重要意义。一、煤质化验技术分析概述煤是一种历经岁月，由植物残骸经过埋藏、热解和压实作用形成的化石燃料。其基本组成主要包括碳、氢、氧、氮、硫等元素以及灰分1。其主要成分是碳，其他还包括氧、氢、氮、硫等元素。碳的含量决定了煤的热值，通常煤的热值越高，煤含碳量就越高。煤中还含有少量挥发性的有机物，如苯、酚、甲醛等，这些有机物的存在对煤的燃烧特性有一定的影响。当煤中含有较多硫时，燃烧时就会产生有害气体，即硫被氧化后形成的二氧化硫等有害气体，会对大气和环境造成很大的污染。煤的密度较低，通常在 1.21.5g/cm3之间2。煤的颜色和质地因来源和煤化程度不同而有所差异，有的呈黑色、棕色或灰色，有的煤具有光泽或有条状纹理。煤的热值较高，也因此通常用来作为燃料，燃烧时产生的飞灰和硫等有害物质会对环境造成污染，也因此才有了“双碳”目标。煤质化验技术是分析煤的性质和成分的一种方法，通过对煤样进行采集、制备和测试等步骤，获取不同的煤质参数数据，如元素分析、热值、灰分、硫分等。这些数据可以用于评价煤的质量、性能和适用范围等方面，具体表现为以下四方面：第一，煤质化验数据可用于评价煤的品质和适用范围，为企业选用合适的燃料提供依据。第二，煤质化验数据可用于燃烧工艺的设计和优化，提高燃烧效率，降低污染物的排放。第三，煤质化验数据可用于煤的加工和利用过程中的控制和监测（如对碳的加工等），确保产品质量及安全性。第四，煤质化验数据在制定煤炭标准、检验检测煤炭产品质量（见表 1）、评估煤炭资源储量等方面具有重要价值。表 1 火力发电厂对煤质的要求要求内容发热量要求收到基低位发热量 Qnet.ar 23MJ/kg。坑口电厂由于避免了长途运输，可以充分利用劣质煤，Qnet.ar 的要求可相应降低。硫分为减少对锅炉、管道的腐蚀，降低对环境的污染，煤炭的含硫量越低越好。一般要求全硫含量St,d2.5%。如燃用高硫煤，则烟气必须先经脱硫，方可排入大气。灰分 电厂锅炉用煤，对灰分含量要求不严，一般要求 A 49%。灰熔点锅炉排渣方式不同，对灰熔点要求不一。固态排渣的锅炉，为了不致发生灰渣黏结，一般灰熔点以较高为宜，要求大于1200；液态排渣的锅炉，则要求其熔点不能超过 1300。资料来源：行行查研究中心。二、煤质化验技术分析在火力发电产业中的应用（一）在火力发电产业中常用的煤质化验方法煤质化验技术分析是对煤炭中各种化学成分和物理性质进行测试和分析的过程。在对煤质化验时，需要对煤进行以下的检测：工 程 技 术INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究1211.煤的化学性质分析。在对煤质进行化学元素分析时，通常使用原子吸收光谱、原子荧光光谱等方法，分析煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量，为煤的化学性质定性。2.煤的热值分析。煤的热值分析也就是对煤的发热量检测，在对煤的发热量检测时，需要用相应的仪器，如使用卡尔曼燃烧热量计等设备来测定煤的热值，以反映煤的燃烧能力。同时，在检测时需要实验室有稳定的温度，工作人员要严格按照规范标准要求进行操作。3.煤的水分检测分析。煤里也含有水分，煤的含水量会对煤炭燃烧质量造成一定的影响。煤的水分检测一般用空气干燥法检测煤炭样品水分含量。当煤的水分含量大于 10%时，火力发电厂通常不会使用其用来发电3。燃煤企业也会慎重选择此类煤质，因其会使锅炉的热效率降低。4.煤的灰分分析。煤在充分燃烧以后会有剩余物质对其进行检测。煤炭完全分解需要 200 度以上温度，而燃烧剩余的成分存在灰分，灰分不能形成热量，在煤炭燃烧过程中会带走部分热量，灰分含量高会对煤炭热量产生影响4。对灰飞检测通常用高温炉，通过高温加热煤样的方式，测定灰分的含量，以反映煤中无机物的含量。5.煤的硫分分析。煤炭燃烧后会产生一些物质，其中二氧化硫、硫化氢是煤炭燃烧后的重要组成部分，会对大气环境造成一定的污染，也会对锅炉等设备造成较大的破坏。对煤的含硫量检测，通常使用红外光谱、紫外光谱、艾土重量法、高温燃烧等方法，测定煤中的硫含量5。（二）煤质化验技术分析在火力发电产业中的应用1.煤质化验技术分析在煤炭选矿中的应用。相关部门在煤炭选矿时，可以选取部分煤质样品，通过煤的成分和物理性质、化学性质的化验分析，来评估此地煤的品质、煤的成分和煤的适用范围。相关部门利用煤质的评估报告确定煤炭开采后用于不同的工业；煤的化学成分和物理性质能够影响煤的燃烧过程、排放物的生成和能量输出等，因此，相关部门根据煤质化验技术分析，正确评估煤的质量，对煤炭选矿工作的应用非常重要。2.煤质化验技术分析在燃煤锅炉中的应用。我国东北地区冬季暖气供热主要的燃料是煤炭，都是运用燃煤锅炉加热后供暖。在燃煤锅炉中，通过煤质化验技术分析可以用来控制煤的燃烧过程，（在锅炉起初燃烧时与锅炉燃烧中期，以及后期需要的热量不同，用的煤炭质量不同），以提高煤的燃烧效率，通过分期燃烧不同的煤炭，能够减少污染物的排放，同时通过煤质化验技术分析煤的质量、煤的化学成分、热值、粒度分布和水分等参数，选择合适的锅炉，或对锅炉进行适当的调整，能够减少对锅炉的损害，延长锅炉的使用寿命，降低燃煤企业的成本，提高燃煤企业的经济效益。3.煤质化验技术分析在火力发电厂中的应用。火力发电厂中主要依靠的燃料是煤炭，火力发电需要大量的煤炭。图1 所示为火力发电的过程，可见煤炭是火电发电的源头。治理火力发电厂的环境污染非常重要。煤的化学成分、灰分、硫分和水分等化验参数对煤的效率影响很大，对排放物的生成以及发电设备的寿命等方面都会产生很大影响。火力发电厂通过化验不同类型的煤质，利用煤质化验技术分析用来确定本单位选择最适合的煤炭用于发电，能够降低单位的成本提高经济效益的同时，还能够达到煤的灰飞、硫分和化学成分排放量是最低标准，确保发电厂的排放物、排放量能够符合国家环保标准要求。因此，煤质化验技术分析在火力发电厂中有着无可替代的作用。图 1 火力发电过程示意图三、煤质化验技术分析在火力发电产业中的重要性（一）煤质化验技术分析对煤的燃烧效率的影响首先，煤质化验技术分析可以帮助燃煤电厂评估煤的品质、成分和物理、化学性质，以便火力发电厂选择最适合的煤炭用于发电。选择合适的煤炭可以提高煤的燃烧效率，减少煤的浪费，从而降低火力发电厂的成本。此外，煤质化验技术分析不仅可以确定最合适的煤炭应用，还可以确定煤炭的最佳利用方式。在燃煤锅炉应用中，不同时期应用不同的煤质，可以提高煤炭的使用效率，节约了煤炭资源，从而降低火力发电厂的使用成本，提高了火力发电厂的经济效益。（二）煤质化验技术分析对火力发电厂排放的影响煤质化验技术分析可以提高火力发电厂的环保水平。火力发电厂通过评估煤的水分、灰分、硫分等参数，对煤的燃烧过程进行控制，可以评估煤的污染物排放量和污染物种类，从而采取相应的措施以减少污染物的排放，确保火力发电厂能够符合国家环境保护标准。减少火力发电对大气和土壤的污染程度，对周边环境能够进行有效保护。煤质化验技术分析还可以评估煤的清洁程度和处理效果，为火力发电厂的环保措施提供科学依据。煤质化验技术分析，提高火力发电厂的环保水平，提高了火力发电厂的社会效益。（三）煤质化验技术分析对煤炭资源的合理利用的影响煤质化验技术分析可以促进煤炭资源的合理利用。相关企业通过对煤的品质、成分和物理、化学性质的分析，可以确定煤的适用范围，确定煤的最佳利用方式，从而避免对煤工 程 技 术产业创新研究 2023.7 第14 期122炭资源的过度开采和浪费。同时，煤质化验技术分析还可以帮助相关企业提高煤的利用率，减少煤的损耗，从而实现煤炭资源的可持续利用。四、煤质化验技术分析在未来的发展趋势（一）煤质化验技术分析的改进和创新1.传统分析方法的改进。传统的煤质化验方法有一些局限性，如测定时间长、精度低、样品量不足等问题。因此，煤质化验技术的改进可以通过改进样品制备方法、优化分析仪器的使用、增加煤质的样品数量等方面，来提高煤质化验技术分析的准确性和速度。2.新的分析方法的开发。在“双碳”目标下，虽然我国在尽量减少煤炭资源的开发和使用，但长期以来我国一直是煤炭用量大国，短期内还不能完全实现新能源，对于煤炭资源的利用还有很大的市场。随着科学技术的不断进步，在煤质化验技术方面出现了一些新的技术，如近红外光谱、激光诱导击穿光谱等方法，对于煤质化验技术分析具有高效、精准、无损等优点，不仅可以用于煤质分析，对于煤质的分析分类等方面有了很大的进步。3.数据处理和模型建立的创新。随着大数据、云计算、智能开发等科技的发展，数据处理和机器学习等技术进一步提高，在煤质化验技术分析上可以通过建立煤质数据模型和预测模型等方法，预测煤的热值、含硫量、可燃性等指标，为煤的充分利用提供更加准确的参考依据。4.煤质化验的自动化和智能化。我国当前各行各业正在进行数字化转型，未来各行各业自动化和智能化是社会的发展趋势。煤质化验技术可以采用自动化和智能化的煤质化验设备和软件，实现对样品的自动采集、制备、测试和数据处理，提高煤质化验技术分析的效率，进而减少煤质化验的错误概率，提高煤质化验技术分析的质量。总之，煤质化验技术的改进和创新是为了提高煤的利用效率和减少煤的燃烧对环境的污染程度，需要不断引入新技术和方法，提高煤质化验技术分析的准确性，提高煤质化验技术分析的自动化和智能化水平。（二）煤质化验技术分析在新能源时代的应用在新能源时代，随着人们对环保要求的不断提高，对环保能源效率的要求也越来越高，煤质化验技术分析仍然有着重要的应用价值。首先，在清洁煤技术的发展中，煤质化验技术分析可以用来评估煤的清洁程度和处理效果，以确保煤在燃烧过程中产生的污染物和排放量符合国家的环保标准。此外，煤质化验技术分析还可以用来评估煤的可再生能源利用潜力，如煤层气、煤制气和煤基液体燃料等。其次，在碳捕集和碳封存技术的应用中，煤质化验技术分析可以用来确定煤的 CO2排放量和质量，以便开发出有效的碳捕集和碳封存技术，减少二氧化碳排放。最后，在煤电联产和煤气联产中，煤质化验技术分析可以用来评估煤的适宜性和燃烧特性，以确保煤电联产和煤气联产的效率和稳定性。同时，煤质化验技术分析还可以用来评估煤制氢和其他新能源的开发潜力，促进新能源技术的进一步发展和推广。总之，煤质化验技术分析在新能源时代仍然有着重要的应用，可以为清洁能源、碳捕集和碳封存、煤电联产和煤气联产等方面的发展提供支持和保障。五、结语煤是一种历经无数岁月，由植物残骸经过埋藏、热解和压实作用形成的化石燃料。我国是煤炭使用大国，在许多方面都需要利用煤质化验技术分析，尤其是在火力发电厂和燃煤企业，煤炭是重要的燃料，且需要的煤炭资源数量庞大。煤质化验技术分析对于火力发电厂和燃煤企业的煤炭充分燃烧效率影响很大。对于煤的燃烧排放物和排放量的充分把握，以及采取的有效措施的制定发挥着重要作用。对于避免燃煤企业和火力发电厂的锅炉设备和发电设备的损坏以及延长寿命上发挥着重要的作用。对于煤炭资源的合理利用和开发起到推动作用。即使是新能源时代，煤质化验技术分析不仅能够保障煤电联产、煤气联产的稳定性，提高其使用效率，还能够促进新能源技术的进一步发展和推广。参考文献：1 魏帼鹰.煤质化验技术的应用及常见问题的解决对策 J.当代化工研究，2022（02）：8-10.2 郝亚晋.煤质化验技术在火电厂的应用及常见问题分析 J.当代化工研究，2022（03）：105-107.3 杨秀波.煤质化验技术的应用及常见问题的解决方法分析 J.内蒙古煤炭经济，2020（04）：195.4 雷爱芝，支伟.快速分析技术在煤质检测中的应用 J.内蒙古煤炭经济，2022（17）：111-113.5 樊匀.火电厂煤质检测的质量控制 J.现代工业经济和信息化，2022（10）：277-278+280.