燃煤采制化过程对火电厂燃煤热值差影响因素的原因分析及解决措施

1、燃煤采制化过程对火电厂燃煤热值差影响因素的原因分析及解决措施成刚，董双梅，刘翠茹 (国电科学技术研究院，江苏省 南京市 210031)Cause analysis on differences calorific value of fire coal in thermal power plant in the sampling, preparation and test process of and solutionCheng-gang，Liu Cui-ru，Dong shuang-mei(Guodian Science and Technology Research Institute, N

2、anjing 210031, Jiangsu Province, China)Abstract: Analyzing the reasons of influencing differences calorific value between into-station-coal and into-furnace-coal in the cause of sampling, preparation and test of fire coal in thermal power station, proposing essential solutions, for reducing generati

3、ng cost and enhancing management of fire coal in thermal power stationKeywords: fire coal; sampling, preparation and test; analysis; measures 摘要：分析火电厂燃煤在采、制、化整个流程中，影响入厂煤和入炉煤热值存在差异的原因，提出根本的解决方法，达到降低燃煤发电成本，提高火电厂燃煤管理水平。关键词： 燃煤；采制化；热值差 ；分析；措施1、前言热值差是指入厂煤与入炉煤热值的差值，是火力发电厂经济性评价及燃煤管理的重要指标，其大小反映了燃料管理和采制化工作的水

4、平。国家标准中对入厂煤、入炉煤热值差考核指标为502J/g。在目前市场这种情况下，控制热值差小于502J/g，对火电厂燃煤管理难度很大。为了正确测定入厂和入炉燃料热值的高低，客观分析造成热值差的原因，控制热值差，对降低燃料发电成本，节约能源，增加企业效益，具有十分重要的意义。2、采制化偏差要从一批煤中（几千吨或上万吨）采取少量煤样（几百公斤），经过制样程序制成数量较少，仅约100克，粒度<0.2mm的试样，供化验使用，即用少量煤样（单次测定仅为1克左右的样）的分析结果去推断一批燃煤的质量和特性，就必然会存在偏差，这些偏差由采样偏差、制样偏差和分析偏差构成。在此条件下，若用方差来表示的话，

5、则采样偏差最大，占总偏差80%，制样偏差16%，分析偏差4%。因此，在煤质检测中，做好采制化各环节的工作，是减少偏差的关键。3、影响入厂煤、入炉煤产生热量差的因素火电厂入厂煤和入炉煤产生较大热值差的原因有多种因素，我们主要分析采样、制样、化验过程中影响入厂煤、入炉煤热值差的因素：3.1采样设备和方式3.1.1入厂煤采样设备和方式的影响 目前，大多数电厂的入厂煤采样是以人工采样和机械采样为主。a、人工采样存在主观因素影响，特别是对于火车、汽车运输的煤，人工采样难度较大，不按标准要求确定采样点，随意性较大，有的地方的煤是采不到，来煤粒度较大时，人工采样不好挖深坑，往往在好挖的地方挖坑，或挖的时候遇

6、到较大的矸石、石头或让开挖坑或只采小粒度的煤样。b、机械采样装置中电厂常用的螺旋杆采样机，只能采到固定路线中的煤样，其他位置的煤样无法采取，机械采样头的直径一般在270300毫米，扣除中间的螺旋杆直径，当来煤粒度大于100毫米以上的矸石或石头时很难被采到，使得采集的煤样带有选择性。c、煤质极不均匀造成采样代表性差。如某一电厂来煤，在同一车厢机械采20子样，灰分最小为36.45%，灰分最大为60.89%，极差为24.44%，煤质非常不均匀。对于这种情况，如果按常规采样而不增加子样个数，采样代表性就差。d、由于采样机设计方面及安全方面的原因，采样头不能完全采取车厢底部的煤，大约有1020cm的煤不

7、能采到；对于螺旋钻头较长的采样头，大约有3040cm的煤不能采到。由于有些汽车来煤在车厢底部装约30cm高左右的矸石或劣质煤，然后再在上面装质量好的煤，致使采样机所采煤样发热量偏高。e、采样子数不足在火车上采样，随意减少子样数。例如：对一列火车来煤，采样人员并不车车采煤，或本应采3个子样，随意减少为1个子样；每个子样量取十多公斤，总的采样量确实不少，但采样精密度大大降低。f、不按要求采集子样量。对火车上采样，煤的最大粒度是通过筛分试验来确定的。然而，不少电厂根本未进行过这种试验，采样人员只是凭目测和经验来判断。如子样量过少，较大粒径的煤或矸石就无法采到，使样品灰分偏低、发热量偏高。3.1.2入

8、炉煤采样设备、方式的影响电厂入炉煤采样大多是皮带中部机械采样，采样精度和代表性较高，与入厂煤采样方法和设备不同，造成热值差异大。3.1.3煤长时间存放氧化的影响据资料统计，无烟煤筒仓存放半年热量损失1%，若5000大卡/公斤热量损失就是50大卡/公斤；烟煤筒仓存放半年热量损失1%3%；褐煤存放半年热量损失6%。我们在煤场做过不同煤种存放2个月、4个月、6个月发热量损失试验，对所试验的煤样存放2个月，最大热量损失为1.2%。在风吹、日晒和雨淋的条件下，煤的热量损失加快。存放时间 Qb, d（J/g） 褐煤烟煤无烟煤初始值 20.3424.7828.652个月20.1024.5328.594个月1

9、9.8124.3428.536个月19.7624.2628.5131.4采样人员不规范操作带来的影响采样人员不规范操作带来的影响随意性大，影响大小很难量化。比如火车上采样蜻蜓点水，深度不够，采样量也不够，背着编织袋从车厢头采到尾。3.2制样3.2.1制样系统误差，在制样过程中，由于制样设备或工具不合格，或制样操作不规范，特别是不按煤的最大粒度与最小保留量之间的关系留样。舍弃部分甚至全部予以保留的难破碎的样品，导致制样偏差。 3.2.2煤样在进行空气干燥基分析制作中，GB474-2008煤样的制备方法要求：煤样在50度下干燥1小时，为了缩短干燥时间，人为提高干燥温度，造成煤粉样在高温下产生氧化，

10、内部成分发生变化，影响煤样结果准确性。3.3化验3.3.1化验设备、环境产生的系统误差。我们对15家单位在测定发热量方面进行了比对实验，结果存在较大的差异，部分单位干基灰分和干基高位发热量结果对照如表1：表1：发热量与干基灰分对比表 单位测定项目样1样2样3样4样6单位1单位9单位2单位9单位3单位9单位4单位9单位6单位9干基灰分 %12.9313.3017.2017.0035.4835.5032.7632.5534.3933.91干基高位发热量MJ/kg 30.9329.8527.3227.0921.9921.8321.5421.5222.2822.14表中单位1与单位9检测结果有较大的差

11、异，其它单位亦有不同程度的差异，影响发热量测定结果的因素很多,有仪器设备、环境、测定过程等方面的因素。仪器设备和环境方面主要有内筒水量及水温、氧弹及附属设备的影响及热容量的标定、搅拌速度、室温等因素。3.3.2化验人员操作不规范带来的影响。大多数电厂化验设备不齐全，如氢含量测定依据估算或取经验值等都会造成测定结果的偏差。3.3.3化验设备未进行定期标定、测试，产生精度误差。4 发电厂入厂煤、入炉煤热值差分析方法分析时应由浅入深、由易到难、逐一排除，最后找出问题所在。对于较大的热量差，应先从制样开始分析，然后再分析采样问题。4.1热量计准确度检查当热量差稍微超规定值时，应首先排除化验方面是否有问

12、题。热量计准确度检查可以使用在有效期内的标准煤样。将标准煤样的测定值与其标准值比较，若测定值在标准煤样的不确定度范围内则该热量计准确度符合要求。另外还要检查近期3个季度的热量计热容量标定记录及反标记录。重点看反标标准煤样测定值与标准值的差值，比较测定值是在标准值的上限还是下限，若3次测定值全部在上限或下限，初步判断该热量计存在系统误差。在热值差分析时容易被人们忽略。4.2人工制样偏差的检查人工制样如果不按标准操作也可产生较大的误差。熟悉采制化标准的技术人员，可通过对制样人员的现场实际操作，检查制样人员规范操作的程度。也可使用下面方法进行制样误差的检查： 准备13毫米以下粒度的煤样60千克以上，

13、用二分器缩分两份试样，其中一份样再用二分器缩分成两份样，一份样由入厂煤化验室制样并化验，另一份由入炉煤化验室制样并化验，主要是检查制样环节存在问题。将第一次缩分出的另一份30千克以上的煤样再用二分器缩分成两份样，其中一份由第三方制样，制得的样品由入厂煤和入炉煤化验室化验，另一份备用（或备检）。根据三方的化验数据比较，可得出是化验问题还是制样过程中存在的问题。此方法在检查化验和制样存在问题上非常实用。4.3采样偏差分析人工采样不准或代表性差的问题，一方面是采样人员没按照规范操作，另外一方面是入厂来煤存在掺假或分层装车现象，此条件下人工采不到车底部的煤，从而造成人工采样代表差。机械采样机有些问题一

14、般都出在缩分器上，不按照规定粒度要求保留样品质量，不管缩分精密度是否合格，任意改变留样量。有些厂家采样机缩分器要达到缩分精密度合格，留样量很大，制样人员为减少制样工作量就少取样。缩分器缩分次数不够，直接影响采样的代表性。例：某电厂入厂煤有汽车煤和火车煤，入厂煤与入炉煤热量差较大。检查化验和制样操作均按国标执行，初步判断应该是采样的问题。现场检查汽车煤采样机后，认为汽车来煤粒度差异大，煤质不均匀，影响了缩分器缩分精密度，引起样品发热量偏高的系统偏差。以燃用火车煤时，入厂煤与入炉煤热量差较大的情况并没有改善，火车煤质相对均匀，又了解到子样数、样品量都没有问题，现场检查采样机后判断问题同样出在缩分器

15、上，因此缩分器容易造成样品发热量偏高的系统偏差。要解决热量差问题应先对缩分器进行调整或改进。4.3.1检查缩分器缩分次数或切割煤流次数能否达到要求，而且必须截取煤流的全断面。 在没有进行采样机性能检定情况下，推荐缩分器缩分次数（切割煤流）为：当采样机出料粒度为13mm时，切割煤流次数应大于10次以上；当采样机出料粒度为6mm时，切割煤流次数应大于5次以上；采样机实际采样时必须按照采样机性能检定的结论采样，或按照推荐的切割煤流次数运行。不符合要求的应进行调整或改造。4.3.2检查采样机缩分器的开口尺寸缩分器开口尺寸必须根据实际出料粒度去调整，而且必须保证开口尺寸是采样机实际出料粒度的3倍。缩分器

16、开口尺寸小容易造成热量偏高。这是因为煤样经过破碎机后，不容易破碎的、大颗粒的以石头或矸石居多，而这部分颗粒只有一部分经过缩分器缩分进入留样，从而造成热量偏高。例：某厂入炉煤采样机缩分器未调整时缩分精密度检测结果检测时的运行参数为出料粒度为25mm，远偏离设计出料粒度6 mm；切割煤流（二次采样）次数为1次。样品（留样）干基灰分平均24.93%，余煤干基灰分平均20.00%，差4.93%。在假定其它都正常的情况下，入炉煤采样机所采煤样灰分比实际高4.93%，严重偏离实际值，而且存在系统误差，对应的发热量高出实际值1650J（灰分变化1%，影响发热量约80大卡/千克），以这种方式运行必然导致较大的

17、热量差。原因就是出料粒度为25mm，远偏离6 mm设计出料粒度，切割煤流次数太少，缩分精密精密度太差，体现在采样的代表性差。4.3.3缩分器性能评价：综合几种型号采样机缩分器的运行情况，横过皮带缩分器和立式旋转缩分器相对较好，而滚筒式缩分器和圆锥旋转式缩分器容易造成系统偏差，这与其设计缺陷有关。滚筒式缩分器和圆锥旋转式缩分器容易造成留样热量偏高。为避免使用滚筒式缩分器和圆锥旋转式缩分器造成的系统误差，在使用此类型缩分器时不能按常规三倍出料粒度去调整，应按四倍的出料粒度去调整。因为在圆弧上的开口在运转到侧面时实际的横向开口是逐渐变小的，导致在侧面时大颗粒不能进入缩分口，而小颗粒及煤粉可以进入，这

18、样留样的热量必然偏高。4.3.4检查采样机的出料粒度采样机出料粒度关系到留样量，缩分器切割煤流的次数等一系列问题，因此应定期对采样机出料粒度进行筛分。采样机出料粒度出现的问题较多，大多由于各种原因出料粒度高于设计值，高于设计值后又没有及时调整其它运行参数，给采样工作带来影响。当采样机出料粒度大于13毫米时，根据检测采样机性能试验经验，采样机很难通过采样代表性试验，大多数情况会造成热量偏高。在缩分器开口一定的情况下，煤粒度变大时，大颗粒的煤样被有效的缩分的概率降低，也会造成热量偏高。5 减少热值差的措施5.1入厂煤采样设备、方式改进5.1.1新投运的机采设备按规定做性能试验。机采设备必须经权威部

19、门鉴定采样无系统偏差才能使用。对检定结果及结论要有适用性分析。比如可采煤的最大粒度。5.1.2定期检查破碎机的出料粒度，定期检查采样头和缩分器的运行状况。5.1.3要按机采设备性能试验给出的结论来运行机采设备。比如：制样设备的出料粒度、破碎缩分比、采样精密度等指标。同类型的机采设备在不同的电厂由于煤质不一样，会得出不同的数据。只有按机采设备性能试验给出的结论来运行机采设备，采样偏差、制样偏差才能得到有效的控制。5.2规范采制化操作5.2.1由对采制化流程熟悉、标准熟悉且有一定技术的人来监督采制化过程，不熟悉的人监督往往只是监督一些表面的东西，深层次的不到位。5.2.2对采样点的布置、深度、子样

20、质量及采后样品总量监督。5.2.3建立对存查样定期抽检制度。5.2.4建立各矿别数据库，根据数据库的数据归纳出各矿的经验公式，以此公式较核各矿测试数据的合理性和可靠性，还可对可疑值做出判断。5.2.5分析煤粉样制备达到空气干燥状态，严格执行国标规定干燥温度不超过50度，经过一定时间后，煤样的质量变化不超过1%，即达到空气状态。5.2.6制备分析样时，煤中难磨得大多是矸石不能抛弃，应作为煤粉样的一部分进行化验。5.2.7完善化验分析仪器，对化验仪器定期检定、校核合格，使其性能、准确度、精密度满足国标要求。5.2.8通过加强技术培训来规范操作由于目前大多以机械采样为主，采样人员对机械采样的采样原理

21、、工作流程等相关技术缺乏了解，建议进行这方面的技术培训，尤其要以培训技术骨干为主。5.3应对劣质煤及掺假煤的办法：5.3.1定期检查火车底部或汽车底部的装煤情况；5.3.2拒收有掺假现象的煤进厂；5.3.3对付分层装车的最好办法是采用在卸煤过程中用横过皮带的采样机采样，不管怎样装车都会被采样机采到；5.3.4人工采样与机械采样相结合采集煤样，两种采样方法互为补充。 5.4每半年进行一次采样机出料粒度的筛分试验。5.5从规范入炉煤采制化工作入手在分析热量差前应先将入厂或入炉采制化工作的某一方作为基准进行分析。根据入炉煤都是机械采样情况，采样机装在碎煤机之后，出料粒度一般小于50毫米，因此入炉煤采样机在采样条件上好于入厂煤，所以应先从规范入炉煤采制样工作开始，以其为基准来比较热量差，就容易查出问题所在。 举例某厂化验室的化验的数据如下：制样形式化验室空气干燥基水分Mad(%)干燥基灰分Ad(%)干燥基发热量Qgr,d(MJ/kg)热量差值(MJ/kg)同一煤样分别制样、化验入厂煤2.2534.8021.090.58入炉煤2.8835.9220.51第三方制样缩分出煤样入厂煤2.4535.4520.720.02入炉煤2.6135.5620.70由第三方制样化验的数据，比较同一煤样分别制样、化验的结果，入厂煤化验室热量测定值比实际