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        選煤與電煤

        來源:脈道采礦網 瀏覽次數: 日期:2018年5月7日 20:11
         1 電廠是煤炭的最大用戶
        我國電廠以燃煤電廠為主,約80%的發電量來自火電。
        據我國電力工業的發展規劃,至少在21世紀前20年將保持快速發展態勢。盡管發電 所需能源的構成將有所調整,由于發電總量的增長,電煤用量將以每年3000萬t的速度增加。可見,今后的煤炭市場將長期以電廠為主要供應對象。
        2 煤質對電廠的影響
        燃煤電廠的基建投資、經濟運行、以及環境影響,在很大程度上與煤炭質量有關。 在火力發電成本中,煤炭費用占80%。因此,了解和研究煤質諸因素對燃煤電廠的影響是至關重要的。
        電廠用煤的質量特性,通常包括煤的特性和灰分特性兩方面。煤炭特性包括:煤的 工業分析(水分、灰分、揮發分、硫分和固定碳)、元素分析、發熱量、比熱、著火溫度 、燃燒分布曲線、燃燼率、可磨性、粒度、堆積密度與堆積角,等等。煤灰特性包括: 灰的化學成分及比電阻等。現就其中重要因素討論如下。
        2.1 揮發分的影響
        對燃煤電廠來說,鍋爐的選型及各項參數的確定,是設計的重要內容。而在設計鍋 爐時,首先考慮的就是煤的可燃基揮發分含量(Vdaf)。因為爐膛結構、燃燒器型號、受熱面布置等,均與煤的揮發分有關。在鍋爐運行時,其操作調整也與揮發分密切相關。盡管從變質程度低的高揮發分褐煤到變質程度高的低揮發分無煙煤,都可作為鍋爐燃料,但高揮發分煤炭更適于鍋爐使用。因為煤的揮發分越高,越有利于快速穩定燃燒 。在其它指標相同時,煤的著火溫度隨著揮發分的增高而降低,煤的著火速度隨著揮發分的增高而加快。與此同時,鍋爐的機械未完全燃燒損失將隨之減少。統計資料表明, 煤的揮發分每提高1%,著火溫度約降低2.5℃,而著火速度約加快0.6m/s;與此同時,熄火溫度將下降10度。一些水分高、發熱量低的褐煤,之所以為電廠所用,就是因為具有揮分高的優勢。煤炭發揮分的高低,不是洗選所能改變的,然而卻是煤礦考慮產品銷路的重要因素。
        2.2 水分的影響
        煤炭水分有內在水分與表面水分之分,二者之和為全水分。不論何種形態的水分, 都使煤的發熱量下降,熱量損失增加。煤中水分的增高,自然要使發熱量相應下降。不僅如此,在燃燒過程中,為了蒸發水分,還要消耗熱量和帶走熱量,每蒸發1kg的水, 約需600kcal的熱量。
        煤的內在水分通常不能在洗選過程中改變,但表面水分大部分可以脫除。煤炭過高 的表面水分不僅影響其使用價值,而且會給電廠的安全運行造成威脅。因此電廠對表面水分過高的煤炭產品是難于接受的。
        2.3 灰分的影響
        煤炭燃燒后,不可燃的各種礦物殘渣是煤的灰分。顯然,灰分直接決定煤炭發熱量 的高低。各種煤炭的灰分變動范圍很大,而燃煤電廠對煤炭灰分也有較強的適應能力(在鍋爐選型前)。盡管如此,灰分對電廠運行的經濟性和可靠性的影響還是極大的。具 體地說,有以下幾個方面:
        (1)影響燃燒過程。對于一定揮發分的煤炭來說,隨著灰分的增高,著火速度推遲 ,燃燒溫度下降,熄火溫度上升,燃燒穩定性變差。
        (2)影響鍋爐熱損失的大小。隨著灰分的增高,鍋爐的機械不完全燃燒損失、飛灰 和爐渣帶走的物理熱損失、排煙熱損失等都將增加。
        (3)影響排灰量的多寡。隨著灰分的增高,除塵設備和排渣設備的能力、儲灰場容 量均需增加。
        (4)影響鍋爐熱效率。隨著灰分的增高,鍋爐熱效率降低,特別是當灰分超過40%時 ,熱效率與灰分將以反比線性關系急劇下降。
        (5)影響安全運行。隨著灰分的增高,備煤系統、鍋爐設備以排灰系統的部件磨損 幾乎正比增加,同時使受熱面的沾污和結渣以及管路的腐蝕加劇,從而造成安全隱患。
        2.4 硫分的影響
        煤中硫分是電廠排煙中SOx的直接來源。使用高硫煤的電廠,為符合環保要求, 要為除硫、固硫額外增加大筆投資和運行費用。與此同時,還將造成設備腐蝕、堵灰和泄漏,嚴重影響鍋爐運行的經濟性和安全性。
        2.5 發熱量的影響
        發電耗煤量直接取決于實物煤的發熱量是不言而喻的,發熱量每降低4.18MJ/kg, 標準煤耗將增加80~100g/kWh。發熱量同時還影響鍋爐的熱效率,而且質量越差的煤,影響越是顯著。例如,發熱量小于14.63MJ/kg的低質煙煤,Qnet.ar每下降100kc al/kg,鍋爐熱效率將降低0.9%[1]。
        2.6 煤質對備煤系統的影響
        現代電廠通常都使用煤粉爐懸浮燃燒,要在燃料入爐前將煤磨制成粉狀。煤炭的粒 度、可磨性、磨損性等對備煤系統的基建投資、電耗、運行成本等有重大影響。
        2.7 煤灰熔融性(煤灰熔點)的影響
        煤灰熔融性決定于煤灰成分。當煤灰熔點低時,易引起受熱面結渣,不但嚴重危及 鍋爐安全經濟運行,還可能迫使鍋爐降低出力運行,甚至被迫停爐。當然,煤灰結渣現象還與灰分含量有關,灰分增高將加劇結渣。因此,電廠通常歡迎使用煤灰熔點不小于 1350℃(發熱量大于12.5MJ/kg)煤炭。
        2.8 煤質對發電成本及基建投資的影響
        如上所述,煤質對電廠的影響是多方面的,綜合表現為對發電成本和基建投資的影 響。據電力專家測算,煙煤發熱量由18.81MJ/kg降至12.54MJ/kg時,電廠的總投資約 增加22%,供電煤耗約增加24%,廠自用電率約增加33%,鍋爐的熱效率約下降4.5%,最 終導致供電成本提高66%。
        3 大型燃煤電廠對煤質的需求
        我國電力工業規模已居世界第二位,然而其技術經濟指標尚不理想。例如,燃煤電 廠的供電煤耗410g/kg標煤(1996),比發達國家高出80~100g/kg。按當膽發電量計算,煤耗若降低60g/kg,一年即可節約標準煤5500萬t,折成原煤是7700萬t。煤耗較高的原 因雖多,其主要原因一是火電機組構成中,高參數大型機組所占比例小;二是煤質較差和煤質不穩。
        為了提高火力發電的技術經濟水平,今后的發展方向是:新建電廠以高參數大型電 廠為主,國家要求新投的凝氣式機組的供電煤耗不超過330g/kg,供熱機組不超過270~280g/kg;淘汰中低壓機組;改造現有的高壓機組;發展熱電聯營;加強電網的經濟調度 ,提高大機組的發電比例。
        煤炭行業應跟蹤燃煤電廠的發展趨勢,制定為大電廠供煤的產品方向。
        3.1 關于電煤的煤種
        高揮發分煤炭,即動力用煙煤和褐煤是電廠的首選煤種。褐煤因其熱值低,以供應 礦區或礦區附近的電廠為宜。
        3.2 關于電煤的灰分
        視電廠要求、原煤質量和可選性而定。通常灰分不超過25%的煙煤原煤,可經篩選 處理,盡可能將末煤供電廠。灰分大于25%的原煤,應洗選加工,排除矸石。動力煤洗選以不出中煤且不洗粉煤為宜,在此條件下,易洗煤的產品灰分可在15%上下或更低, 難洗煤產品灰分可能在20%~24%之間。從有效利用能源角度宏觀分析,對難選的動力用煤要求過多降低灰分是得不償失的,因為電廠所得補償不了選煤所失[2]。
        3.3 關于電煤的硫分
        電廠宜使用硫分不大于1%的低硫煤。硫分1%~3%的中硫煤,通常應洗選降硫(如果 硫分構成以黃鐵礦硫為主,洗選可有效排硫),力求產品全硫分不超過1%。硫分大于3%的高硫煤,需采用高效選硫工藝,以求最大限度排硫。通過洗選過程除硫,其費用要比 電廠采取固硫、脫硫措施少得多。對于高硫煤從源頭上進行脫硫最為合理。
        3.4 關于電煤水分
        不論是原煤、篩選煤或洗選煤,表面水分Mf均不得超過8%。
        3.5 關于電煤的發熱量 大型電廠宜使用發熱量Qnetar大于20.9MJ/kg(22.99MJ/kg)的煤炭。褐煤不在此限。當然Qaetar值與灰分、水分相關。
        3.6 關于煤質的穩定性
        保證電廠經濟安全運行,煤質的穩定性十分重要。電廠對煤質穩定性的要求如下: 煤質允許變動范圍(偏差值%) 煤種 可燃基揮發分%收到基灰分% 收到基水分% 收到基低位發熱量MJ/kg 無煙煤 -1 ±4 ±3   貧煤 -2 ±5 ±3   低揮發分煙煤±5 ±5 ±4±10 高揮發分煙煤 ±5 -10~+5 ±4   褐煤   ±5 ±5 ±7 注:發熱量為與設計值比較的相對偏差值;其余各項指標是與設計值比較的絕對偏差值。從供方來說,通過洗選加工較易保證煤炭產品質量穩定。
        4 電煤的選煤工藝
        為適應電力工業的發展,特別是為滿足大型電廠的需求,21世紀初期煤炭行業需大力發展選煤。從一次能源市場來看,水電、核電等其它能源份額將呈增長趨勢。這意味著,煤炭企業不僅面臨本行業的競爭,同時還必須接受來自能源大市場的挑戰。為此更須利用加 工手段,以適銷對路的優質產品進入市場。
        電煤洗選就是動力煤洗選,宜采取低投入、低成本的簡易高效選煤工藝。這是因為 :
        ①為了減少洗選過程中可燃物損失,通常不進行深度加工;
        ②動力煤是低價產品,力 求降低加工費用;
        ③只有低成本,才有市場競爭力。由此思路出發,
        選擇動力煤洗選工藝的原則是:
        (1)除非原煤灰分過高而不得不全粒級洗選外,一般只入洗大粒度級。洗選粒度下 限視原煤質量及用戶要求而定,可以是25mm、13mm、6mm,隨原煤灰分之增加而降低下限。避免入洗末煤或粉煤的好處是,減少可燃物損失,減少煤泥,簡化脫水,少用洗水,增 大處理能力,降低基建投資和加工費用;
        (2)采用大能力、高效且簡易洗選設備,力求提高入洗粒度上限。如大型廠可采用 塊煤重介質分選機,或液壓式動篩跳汰機;中小型廠可采用機械式動篩跳汰機,或螺旋滾筒分選機;
        (3)采用少水或無水選煤工藝,如動篩跳汰、復合式風選法。此點對于高寒或缺水 地區尤為重要;
        (4)視條件之可能,提升廠型,并選用大能力單系統工藝。只有規模化生產,才能 降低單位成本;
        (5)利用現代技術成果,適當地發展自動化選煤。
        5 結語
        (1)在21世紀我國的一次能源結構中,煤炭仍將保持其龍頭地位。在煤炭用戶構成 中,燃煤電廠仍是最大用戶,而且電煤所占比例將呈增長趨勢。燃煤電廠的發展方向是高參數、大型化,同時將采取更加嚴格的環保措施;
        (2)煤炭行業需準確地預測市場動向,不失時機地發展洗選加工,開發簡易、高效 的選煤工藝,在滿足電廠需求的同時,加強自身在能源市場的競爭能力。

        所屬類別: 行業新聞

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