入炉煤水分变化对经济效率及安全的影响

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1、入炉煤水分变化对经济效率及安全的影响 摘 要：通过分析入炉煤水分变化的原因及水分变化对机组运行 的影响 ，提出了降低入炉煤水分的具体措施，可为同类燃煤电厂加 强燃料管理、深化节能降耗工作提供借鉴和参考。 关键词：燃煤；水分； 机组运行；影响 引言 水分是电煤的一项重要特征指标，煤中水分含量的高低直接影响 煤质和煤量，既与燃烧有关又与贮存运输有关。因此，它对燃煤机组 的安全经济运行具有重要的意义。 入炉煤水分变化的原因 煤中水分按其附着状态可分为内在水分和外在水分。内在水分是 煤的固有水分，其大小与煤的内表面积和变质程度有关；外在水分 是煤炭在开采、洗选、运输、贮存时附着在煤粒表面和大毛细孔中的

2、 水分。在空气中， 这部分水分子会不断蒸发，直至煤表面的水蒸气压 与周围空气的相对湿度达到平衡为止。因此，燃煤水分一般随煤种、 采煤方法、加工工艺及外界环境条件的变化而变化。在厂内燃料管 理中，以到厂入炉煤水分差指标来反映到厂后燃煤水分的变化。入炉 煤水分变化主要受气候、贮存环境、贮存时间、煤场喷雾喷淋以及燃 煤掺配等因素的影响， 除煤种因素外，其主要因素是水分引起的变化。 燃煤水分变化对机组运行的影响 水分变化对入炉煤质量的影响 煤中水分变化对煤质的影响主要体现在低位发热量的变化：水 分增加可使煤中的可燃成分减少， 导致低位发热量降低；另一方面， 水分增加使其在煤中吸收的汽化潜热量增加，导致

3、了低位发热量降 低。在通常情况下，煤中每增加1% 的水分，煤的发热量会降低 250 290 kJ / kg。 在相同负荷下，入炉煤低位发热量降低，会使 入炉煤量增大。 2 水分变化对输煤、给煤系统的影响 煤中的外在水分对煤的流动性影响最大，原煤水分多会中过多的水分 会给燃煤的输送增加困难，造成输煤通道、原煤仓、给煤机和落煤管 黏结堵塞以及加速锈蚀等不良后果。在寒冷的冬季，水分过大还会 使来煤和存煤冻结，影响卸煤和上煤。对于普通烟煤而言，当外在 水分小于8% 时，输煤、给煤系统运行基本处于正常状态；在水分 大于 8% 时，常会造成运行上的困难；在水分大于12% 以上时， 将会严重影响运行的可靠性

4、。输煤、给煤系统的堵塞轻则需要人工 疏通，费时费力， 严重时还容易损坏设备，中断上煤或给煤而影响运 行生产。当燃煤水分过低时，输煤系统则容易出现扬尘，一般会通 过喷雾除尘措施来加以解决。 一、入炉煤水分对入炉煤低位发热量的影响 Mt %：全水分 Qnet,ar ：收到基低位发热量 1、除去水分的因素吨煤实际地位发热量 Qnet =1*（1- Mt %）*Qnet,ar 入炉煤发热量越高对Q1 的影响越大。2012 年采暖期入炉煤发热 量在38005000Kcal,入炉煤水分基本在812%之间变化，平均在 9.5%，入厂煤在 1013%之间，个别批次达到1415%。 每增加 1%的水分，吨煤发热

5、量降低： Q1=1%* Qnet,ar =3850 Kcal 2012 年 12 月份共消耗燃煤 61000吨原煤，预计 20122013年采 暖期将耗燃煤 20 万吨。如入炉煤水分能降3%左右，吨煤低位发热量 将 提 高114150 Kcal,20万 吨 煤 低 位 发 热 量 将 提 高 2280000030000000 Kcal 。 2、入炉煤水分降低3%对炉热量的影响 入炉煤水分越大锅炉效率越低，20122013年采暖期入炉煤的温 度为 10左右，水在炉膛内被加热后排出有效受热面的温度为150 左右。如 20 万吨燃煤的入炉水分平均降低3%， 将降低入炉水分6000 吨水。 因此 整个

6、采 暖期 少从炉 膛中带走 的热 量 =6000T*635KJ/KG=907143 Kcal 今年燃煤的价格在0.13 元/ Kcal，仅以上两项就降低生产成本 =30907143*0.13 400万元；全年耗煤量预计30 万吨左右，如入厂煤 全水分能降低 4%，全年能降低生产成本800万元左右。 二、水分增加造成生产能力下降、输煤成本的增加 对于普通烟煤而言，当外在水分小于8% 时，输煤、给煤系统 运行基本处于正常状态；在水分大于8% 时，常会造成运行上的困 难； 在水分大于12% 以上时，将会严重影响运行的可靠性。输煤、 给煤系统的堵塞轻则需要人工疏通，费时费力，严重时还容易损坏设 备，中

7、断上煤或给煤而影响运行生产。 1、因断煤造成总产汽量降低 2012 年 12 月#4、5 炉平均产汽量 112.5t/h，每小时少带负荷15 吨；#1、2 炉平均产汽量 108t/h，每小时少带负荷15 吨，12 月总少 带负荷 22300 吨左右。 2、输煤系统上煤困难，上煤时间长，设备电流高，耗电量增加。 日输煤系统电耗 =（皮带电机电耗 *4+碎煤机电耗） *上没时间 煤干时，日输煤系统电耗=（60KW*4+100kw ）*12=4080 kw; 2012 年 12 月实际，需双皮带，甚至双碎煤机运行， 日输煤系统电耗 =（60KW*4*2+100kw ）*20=11600 kw; 因煤

8、湿 2012 年 12 月上煤用电费用多消耗 = （11600-4080） *31*0.5 元/度=11.7（万元），20122013采暖期多支出约40万元。 3、增加临工费用 目前日需临工数量18 人次，人均日费用170 元，因此因雇佣临 工需支出 =170*18*100=30.6 万元。 水分变化对制粉系统的影响 煤中水分增加同样给煤粉制备带来困难，对制 粉出力的影响主要有以下3 个方面： （ 1） 水分增加会影响煤的塑性变形能力，提高 研磨阻力，从而改变燃料的可磨性质，使磨煤出力 降低。 （ 2） 水分增加会造成磨 煤 机 通 风 干 燥 能 力 下 必须降低给煤量才能维持制粉系统运行。

9、降， （ 3） 煤仓或给煤机因黏结堵塞落煤不畅，造成 制粉系统运行断断续续，影响出力。 在我国南方以露天煤场为主的电厂中，雨季中 常会发生因原煤水分过大造成制粉出力下降而满足 不了锅炉负荷需要的情况，有时在粉位持续下降的 不得不大量投油减负荷，造成了较大的经济情况下， 损失。查阅相关资料发现，随着水分的增加，磨煤机 的出力呈线性下降趋势。 表 1 反映了以原煤水分 4% 时磨煤机出力100% 为基准的燃煤水分与出力 的关系 。对中储式钢球制粉系统来说，收到基水分 每增加 1% ，磨煤出力就降低0 5 0 6 t / h，单位磨 煤能耗将增加1 1 1 3 kJ / kg。 另外，当原煤含水量高

10、时，制粉系统堵煤和积煤 的 概率就大，积存在系统死角或水平管道处的积煤 三、水分增加增大制粉系统压力 （ 1）煤中水分增加同样给煤粉制备带来困难，制粉处理下降，磨煤 机电耗增加、钢球消耗量增加、磨煤机衬板寿命减少。 以目前煤的发热量， 煤干时日停磨时间在5 小时左右， 而现在月 停磨时间 10 小时： 磨煤机耗电量增加成本 =160kw*5*31*5*0.5 元/度=62000 元/月， 整个采暖期磨煤机电耗费用增加约20 万元。 钢球消耗量增加， 2012年 12 月多消耗钢球 1 吨，20122013年 采暖期多消耗预计3 吨左右，增加费用3 万元左右。 磨煤机衬板使用寿命减少，大约不到2

11、 年更换一次（ 2011、2012 均对衬板进行了更换） 每套衬板约 16 万元。每年费用在 40 万元左右。 （ 2）制粉系统堵煤和积煤的概率就大，积存在系统死角或水平管 道处的积煤会因发生自燃，危及设备和人身的安全。对高挥发水分 煤种而言， 分 增 大 会 增 加 制 粉 系 统 爆 燃 的 可能性。 目前#3 炉粉仓温度已两次升高至65以上，给粉机下粉异常，锅炉 燃烧不稳定。 四、水分增加对锅炉燃烧的影响 堵塞#4、5 炉落煤管，造成锅炉灭火，影响大面积供热。 水分对锅炉中煤粒的燃烧过程有显著的影响。煤中水分的增加延 迟了煤的着火，直接影响炉内着火的稳定性。煤粉中的水分提高了， 煤粉的松

12、散性会变差，易发生给粉不均或给造成粉仓内煤粉搭桥结 块，给粉中断现象，致使锅炉燃烧不稳，这些因素都会对锅炉的安全 运行及煤粉的完全燃烧带来不利影响。水分增大还会影响炉内空气 动力工况，稀释炉内氧气浓度，最终影响燃烧速率，对可燃物的完全 燃烧不利。 五、水分变化对锅炉运行的其他影响 水分增加造成烟气量增大， 还会使过热器汽温升高， 水分每增加 1% ，汽温会升高1.5 。在高负荷时，若进一步增大烟气流速，会 使尾部受热面的磨损加大。 水分增多会给低温受热面的积灰和腐蚀创 造外部条件，对低温受热面的安全运行不利。另外，锅炉燃烧产生的 NO x 总量随着水分的增加而增加，因此，水分增大对NO x 减排也 是不利的。 综上所述， 入炉煤水分过高直接威胁锅炉的安全运行，增加生产 成本，增大设备的损耗，降低供热能力。如入炉煤在现在的基础上降 低 34%的水分变化，入炉煤水分控制在8%以内，就基本能避免以 上问题，并带来近1000万元的经济效益。