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煤质对电厂锅炉运行效率及经济性的影响研究

张鹏飞

摘   要：随着社会的进步，越来越多的清洁能源问世，极大地缓解了中国的环境污染和能源供应问题，在发电领域，受能源供应情况和技术的稳定性影响，中国的煤炭发电应用广泛。尽管也有很多核电、风力发电厂的出现，但目前使用最广泛的仍然是煤炭发电。在新形势下，保证煤炭发电的经济效益也成为需要着重考虑的问题，受煤质降低的影响，中国电厂的锅炉运行效率和电厂的经济效益愈发降低，文章分析了煤质对电厂发电量和锅炉运行的影响，并根据实际情况提出改进策略。
关键词：煤炭质量;电厂锅炉运行效率;运行经济性;影响研究
1    煤質对发电厂运行产生的经济影响和环境影响分析
1.1  煤炭品质对火电站产生的经济影响
煤炭的品质影响发电量。经过简单的计算一般火电站使用的煤种，发热量在500万～550万C/t，灰份为每吨煤种20 000～30 000，但是如果煤质降低，煤炭的发热量会降低，煤炭的发热量降到400万C/t，因为掺杂了很多的石块、泥土，每吨煤炭产生的灰份上升到40 000。在同样发热量的情况下，使用品质低的煤炭用量更多，并且产生的灰份更高，这就导致了废料的运输和煤炭成本都会成为影响火电站经济效益的因素。
如果使用高质量煤种，一个百万千瓦级别的火电站，一年按照发电70亿kW·h计算，煤耗大约在350 g/kW·h，如果1 kW·h电能减少煤耗5 g，一年节省的煤炭总量为3.5万t。单计算煤炭购入成本，就能节约大约1 000万元。按照煤炭价格300元/t计算，运输费用能减少220万元。因此如果能做到有效控制煤炭的品质，能给发电站带来巨大的经济效益。尤其是在能源紧缺、煤炭价格上涨的情况下，该措施更能做到保证发电站的经济效益。
1.2  煤炭品质对社会产生的环境影响
为了处理煤炭燃烧产生的灰质，目前最常用的办法是吸风机除灰。如果煤炭的灰份太高，会导致除灰使用的水量增多，造成水资源的浪费。同时在煤炭中加入矸石，需要增加煤炭脱硫设备，而脱硫设备的运转也是需要电力支持的，如果不脱硫，造成的环境污染也不是火电厂能承担的。大量的燃烧煤炭，会导致空气中产生大量的CO2，SO2等污染性气体，造成温室效应和酸雨污染，从而造成很大的环境污染问题。
2    煤炭品质对电厂锅炉运行产生的影响分析
2.1  增加运行的燃料成本
燃料成本来源于两个方面，第一方面是煤炭购入成本，另一方面是煤炭引燃的燃料成本，前者如果煤炭的品质跟不上，会造成成本的增加，后者虽然对燃烧成本影响较小，但是低品质的煤炭要想充分燃烧，势必需要增加燃油用量。根据燃料计算成本分析：
Cr—燃料的燃烧成本。Cn—燃料的价格。换言之，只有重视燃料的质量，才能最大可能地减少煤炭的使用量，并且降低发电成本。
2.2  影响锅炉的安全性
为了节约发电成本，大多数火电厂会采用混合煤种，就是用掺配的方式燃烧发电，但是如果掺配的比例不合规，会导致严重的安全事故。掺配过多会导致锅炉负载加大，对设备的消耗磨损很严重，而传统意义上的“科学掺配”也会导致一定的安全问题，例如，喷燃器和受热面的严重磨损，都会产生燃烧不稳定、受热面泄露的问题。此做法也会引起一定的连锁效应，受热面温度过高会使得吸风机的工作温度升高和工作环境恶化，导致吸风机效率不高，甚至出现扇面断片的情况。
2.3  造成资源的浪费
如果煤炭比较难挥发，就会导致煤炭燃烧不完全的问题产生。如果煤炭的含水量较高，也会产生相似的问题，在产生的废渣中有很多没有充分燃烧的煤炭，导致发电厂的实际发电效率低。同时，在处理这些废渣的时候，产生的运输成本、处理成本等，都意味着造成了不必要的资源浪费。
3    发电厂提高锅炉运行经济性的措施分析
3.1  不断增加优质煤炭的储备总量
重视煤炭的采购，不断加强煤炭采购管理，并根据科学的掺配比例购置煤炭，保证煤炭的各项指标稳定。在实际的工作过程中，相关人员也要不断拓宽业务面，增加优质煤炭的储备，保证发电的经济效益。发电厂也可以根据具体的情况，采取入股或者签订长期合作合同的形式与煤场建立合作关系，稳定煤炭供应质量。
3.2  科学掺配，保证最佳的燃烧状态
以华电可门电厂为例，其采购的煤炭种类为低灰印尼煤和澳煤。澳煤的燃烧热值更高并且产生的废弃物更少，但是成本会更高。尽管低灰印尼煤的热值相对低，但是成本更低。同时产生的废弃物也在规定的范围内，因此采用这两种煤炭掺配燃烧的方式，能大大提高发电厂的经济效益。如果两种煤炭在热值上和燃烧参数上存在比较大的差异，建议不要直接掺配，会造成锅炉磨损的问题，因此在进行掺配之前，还要做大量的试验，在数据支撑之下科学掺配。
3.3  更新锅炉技术，积极开展技术改造
在实际的发电生产过程中，需要根据实际情况积极更换发电机械，针对部分大型机械和锅炉设备，加强巡检和维修，并不断更新锅炉燃烧生产技术，以技术优势保证煤炭的充分燃烧，并降低锅炉的运行压力，积极开展技术改造。针对部分关键技术采取参数调整，保证锅炉的稳定运转。
4    结语
总而言之，煤质的问题是影响电厂发电效率的主要因素，尤其是在目前发电设备的日趋成熟之下，煤炭的品质成为影响电厂锅炉的运行效率的最大因素。如果煤炭的品质变化过大，轻则影响火电厂设备的运行效率，重则引起安全责任事故，因此为了保证生产的正常开展，并提升火电站的经济效益，就要对煤炭的品质进行严格的把控。针对目前煤质已经基本得到改善，在一定时间内不会产生较大改变的问题，可以不断改良锅炉的技术，让煤炭燃烧更加充分，并促进中国发电事业的长效发展。
[参考文献]
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[2]崔晓峰，王博.煤质对电厂锅炉运行与经济性的影响研究[J].中国设备工程，2018（12）：187-188.
[3]刘玉民.煤质燃烧效率对电厂锅炉运行的经济性的影响研究[J].建材与装饰，2017（5）：183-184.

-全文完-