煤中水分对火电厂燃煤发热量的影响探析

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mypika
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]采样、制样、化验各环节煤中水分的准确性对降低火电厂燃料成本非常重要,针对实际操作中对标准把握不严,重视程度不足的问题,文中通过全水分约20%的煤样对比试验和煤样达到空气湿度平衡前后装瓶对比试验,探讨了全水位和内在水分对火电厂燃煤低位发热量的具体影响,并提出了实践中的具体监督与控制措施。为确保全水分和内在水分检测的准确性提供了理论与实践指导,也为火电厂燃料成本的在控和可控提供了可靠的实践依据。
  [关键词]全水分 内在水分 低位发热量 一般分析试验煤样
  中图分类号:U231.92 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0304-03
  1.引言
  煤中水分的存在形式主要为游离水和化合水[1],前者指与煤呈物理状态结合的水,吸附在煤的外表面和内部孔隙中。游离水一般在105℃-110℃下加热一段时间会全部除掉,而化合水要在200℃才开始分解逃逸。煤的全水分测试主要是测定游离水分的含量,常称收到基水分Mar(Mt),包括外在水分Mf和内在水分Minh。外在水分是附着在煤颗粒表面的水分,容易在常温下的干燥空气中蒸发;内在水分是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分则需在100℃以上经过一定时间才能蒸发,其与工作环境的温度和湿度有着密切的联系。一般分析试验煤样就是除掉外水后与空气达到湿度平衡后规定细度的煤样[2]。
  现火电厂燃料成本占火力发电厂总成本的60%以上,水分既是煤的计质指标,也是影响计价的一个主要指标,而低位发热量是燃料成本的主要计价指标。水分同时又是影响煤低位发热量的一个重要因素。如果煤中水分测定产生较大偏差将严重影响火电厂的经济效益。根据某火电厂2014年入厂煤各项对应指标加权平均后的数据,结合公式一和公式二可以计算出全水分减少0.1%,影响低位热值增加约25J/g;内在水分降低0.1%影响低位热值增加约20J/g。
  以某火电厂2014年燃煤量260万吨为例,若燃煤低位发热量每产生1J/g的偏差,将致使公司燃料成本增加约4.5万元左右,且低位发热量化验结果比实际值偏高,会导致燃料成本增加。
  因此,本文基于对比实验的结果,从全水分分析偏差、一般分析试验煤样烘干程度两方面分析全水分对火电厂燃煤低位发热量的影响。旨在强调采样、制样、化验各环节中,煤中水分的准确性对降低火电发电公司燃料成本的重要性,并为公司燃料成本的在控和可控提供理论与实践依据。
  2.实验设计与数据处理
  2.1 煤样全水分对比试验
  由于出现复查样内水相差较大的情况,所以,此次实验在与化验室温度和湿度相似(环境温度为23.3℃,湿度约为69%)的条件下,选择内在水分较大的煤种, 3mm煤样,在40℃下烘干,进行相关的对比试验。为了准确了解煤样中内在水分对发热量的影响,本试验分别选择了烘2小时后磨样至0.2mm粉样和烘1.5小时后磨样至0.2mm粉样。通过工业分析仪,采用通氮干燥法,得出两组不同的内在水分(Mad)数据,同时对这两批分析煤样进行发热量的测定,且第二天,对烘1.5小时后磨样至0.2mm粉样,进行了弹筒发热量的测试(由于未烘干的煤样,随着存放时间、环境温度和环境湿度变化,内水会发生变化,有时实验室在化验时也可能由于煤样过多而选择第二天化验弹筒发热量),从而计算出内在水分的变化对低位发热量的影响。
  2.2 煤样达到空气湿度平衡前装瓶和达到空气湿度平衡后装瓶对比试验
  实践表明,在制样环节中磨样至0.2mm,样后未完全摊开,让煤样完全达到空气干燥平衡状态,所以选择与化验室温度和湿度相近的条件下进行煤样达到空气湿度平衡前后装瓶对比试验,也通过工业分析仪采用通氮干燥法得出两组不同的内在水分(Mad)数据,同时对这两批分析煤样进行弹筒发热量的测定,从而计算出内在水分的变化对低位发热量的影响。
  对实验数据的基本处理主要依据高位发热量公式(公式一)和低位发热量的计算公式(公式二)进行换算。
  高位发热量计算公式:
  Qga,ad=Qb,ad-(94.1Sb,ad+аQb,ad); (公式一)
  其中 Qga,ad —空干基恒容高位发热量(J/g);
  Qb,ad—为弹筒发热量(J/g);
  Sb,ad—为弹筒洗液含硫量(%),可用St,ad代替;
  а—硝酸生成热校正值。
  低位发热量的计算公式:
  Qnet,ar=(Qga,ad-206Had)×(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar。 (公式二)
  其中 Qnet,ar —收到基恒容低位发热量(J/g);
  Had—为空干基氢含量(%);
  Mar—收到基全水分;
  Mad—空干基水分(内在水分)。
  根据某火电厂2014年入厂煤各项对应指标加权平均后的数据,结合公式一和公式二可以计算出全水分减少0.1%,影响低位热值增加约25J/g;内在水分降低0.1%影响低位热值增加约20J/g。
  3.实验结果
  3.1 全水分分析偏差对火电厂燃煤低位发热量的影响
  全水分测量结果的精密度(重复性检测)对电厂经济的影响,如表1所示(表中允许的全水分测定误差为国标GB/T211-2007规定的最大误差)。
  从表1可知,全水分测定结果精密度在国标规定范围之内所产生的低位热值偏差较大。因影响煤中全水分测量结果的因素很多,微小的偏差对发热量的测定结果都有一定影响。将采样、制样、化验结果的影响以方差计算,采样环节影响约占到总方差的80%,制样影响占总方差约16%,化验影响占总方差4%④。所以在全水分检测过程中,采样和制样环节宜精细化管理和标准化操作,具体从以下几个方面来做好监督。   ①采样:严格执行GB/T19494.1-2004标准采样,确保取样的代表性。特别是在火车厢或汽车顶部采样时应考虑运输途中造成的不同梯度煤中水分的分布情况[3],合理制定采样方案。现火电厂大部分入厂煤采样都由原来的火车上直接采样改为皮带中部采样,但汽车采样仍然采用顶部采样方式。全水分煤样应该保存在密封的容器内,且存放在阴凉干燥的地方。
  ②制样:现大部分电厂采用联合制样机进行初级破碎分取全水分煤样,而采用联合制样机制取全水分样时,对于全水分较大的煤样易造成煤样的堵塞或偏流,从而影响全水分煤样的代表性。因而,宜定期进行棋盘缩分法或9点取样法进行对比试验,确保制样过程中全水分的准确性与代表性。全水分煤样制样,需用密封式破碎机,且速度要快,尽量减少制样过程中的全水分损失,全水分煤样应及时取样分析。
  ③化验:煤样制成全水分样后还是粒度不均匀的混合物,所以全水分样测定前一定要进行均匀混合,且增加取样数,确保煤样的代表性。称量要准确到0.01g;对全水分较高的煤样一定要进行检查性干燥,保证煤中全水分在加热过程全部逃逸出来,才能确保分析结果准确;现规定入厂煤必须做平行试验,平行样差值超国标上限50%时需重新化验,确保分析结果的准确度。
  ④仪器:全水分分析随着加热温度的提高,分析结果会偏高,而全水分测定温度要求控制在105℃-110℃,所以仪器必须定期进行恒温区的校正。
  ⑤全水分修正:由于在取样、制样过程或保存过程中难免会有一定的损失,应进行对比试验[4],确定严谨的、科学的方法来计算出水分损失,确保全水分数据的准确性。
  3.2一般分析试验煤样内在水分分析偏差对发热量的影响
  一般分析试验煤样也叫空气干燥煤样,是指破碎到粒度小于0.2mm,并达到空气干燥状态,用于大多数物理特性和化学特性测定的煤样。煤样常温下达到空气干燥需要很长时间,所以实验室一般是在不高于40℃的条件下将煤样进行烘干,然后摊开让煤样与空气达到湿度和温度的平衡。火电厂燃煤煤种主要为烟煤和褐煤,全水相对分较高。其中我厂2014年入厂煤全水分平均为12.6%,有约50万吨煤全水分平均在18%左右,煤样全水分整体较高。在全水分测试过程中,如果选择在40℃条件下完全烘干,通过多次对比试验发现,烘干时间一般不得少于2小时。若由于烘干时间不够而导致煤样没有烘干或烘干后没有达到湿度平衡,会直接影响到煤样内在水分的分析结果,也会影响到后续一系列测试结果和基准的换算。
  3.2.1制取一般分析试验煤样前未烘干对发热量的影响
  没有烘干的分析试验煤样在测试弹筒发热量时,相当于把未烘干的水分当做煤样来做发热量,无疑会使弹筒发热量偏低。2014年10月我厂煤样对比试验结果,如表2和表3。 其中,表2为40℃下烘干2小时后达到空气干燥状态的煤样的测试结果,表3为40℃下烘1.5小时后煤样测试结果。
  从表2和表3可知,同一煤样在干燥时间不同而导致内在水分不同的情况下,表3中弹筒发热量明显比表2低。数据分析可知,分析煤样内在水分每提高1%,弹筒发热量减少约230J/g,根据公式一和公式二计算出低位发热量降低约26J/g。而第二天测试的弹筒发热量比当天测试的提高约100J/g,根据公式一和公式二计算出低位发热量升高约140J/g。若此煤种按50万吨计算,由于在0.2mm煤样未烘干而未及时测定弹筒发热量将会导致公司燃料成本直接增加120多万。可见内在水分结果的偏差对发热量的影响也很大。
  3.2.2一般分析试验煤样未达到空气湿度平衡对低位发热量的影响
  一般分析试验煤样在烘干时的温度一般在40℃左右,内部相对湿度约为34%;而实验室温度一般在25℃左右,相对湿度一般在75%左右。如果烘干煤样直接从烘箱取出后未达到空气湿度平衡就直接装瓶,则会使分析煤样内水偏低。2015年4月煤样达到空气湿度平衡前、后装瓶试验对比结果,如表4。
  从表4可知,一般试验分析煤样达到空气湿度平衡前比达到平衡后内在水分平均降低了约0.39%。依据2014入厂煤质指标,结合公式一和公式二计算得出,煤样低位发热量最大可能升高78J/g;通过对比试验发现,如果一般分析试验煤样未达到空气湿度平衡送入化验室,煤样内在水分就会产生偏差,也会导致低位发热量比实际值偏高,从而增加火电厂的生产成本。所以我们在实际工作中应该从以下环节去确保内在水分分析的准确性。
  第一,在制一般分析试验煤样时严格在不高于40℃的条件下将煤样烘干,然后摊开让煤样与空气达到湿度和温度的平衡才装瓶送化验室。
  第二,各化验间保持温度和湿度的相对稳定。
  第三,确保工业分析和弹筒发热量测定同时进行,减少由于内在水分的偏差带来的分析误差。
  3.2.3一般分析试验煤样内在水分化验结果对发热量的影响
  现在火电厂工业分析一般都采用自动工业分析仪测量,仪器都是设定了测量程序和设定了加热时间,很少有仪器会根据煤种来选择加热时间。相对来说,对于内在水分较高的褐煤,需要加热时间会更长,才能准确的测量出煤样中的内在水分。由于煤样多或分析仪器少等诸多原因,有时在做工业分析时会选择缩短水分测试过程中的加热时间或取消检查性干燥步骤,这些都会影响到煤样的内在水分的测试结果,而这些操作往往都会让内在水分测量结果偏低。根据公司2014年入厂煤煤质、价格等数据综合计算,内在水分分析结果偏低0.1%,导致低位热值增加约20J/g,增加火电厂燃料成本近100万元。为了保证煤质检测过程的公平、公正,我们必须严格把好煤样的内在水分测试关,为了确保测试结果的准确,我们应该做好以下几个方面。
  第一,严格执行GB/T 30732-2014 煤的工业分析方法 仪器法操作标准,工作标准化;
  第二,煤样工业分析必需做平行样,根据实际情况更高要求规定平行样之间的差值,平行样内在水分差超过该设定值时应重新化验。
  第三,工业分析取样前一定要进行均匀混合,确保取样的代表性。
  第四,尽量维持工业分析室和量热仪室温度和湿度的一致性和工业分析和发热量测定时间上的一致性。
  4、结论
  通过全水分约20%的煤样对比试验和煤样达到空气湿度平衡前后装瓶的对比试验,可知煤中水分直接影响到低位发热量的结果,且其影响很大;所以我们应该严格加强全水分的监督和管理,对于3mm煤样干燥时间必须严格按照国标要求执行,确保一般分析试验煤样(0.2mm)完全达到空气干燥状态,保证内在水分的分析准确。我们要充分认识到采样、制样、化验各环节的重要性,理解相关国标规定的意义,应该在国标规定的基础上不断完善我们在采、制、化各环节质量控制体系。依照GB/T483-2007 煤炭分析试验方法规定来制定更高的标准,确保各环节煤中水分测定的准确性,为公司燃料成本的在控和可控提供可靠依据。
  参考文献
  [1] 方文沐,杜惠敏;李天荣.燃料分析技术问答[M].北京:中国电力出版社.2005.
  [2] 曹长武.火电厂煤质监督与检测技术[M].北京:中国标准出版社.2010.
  [3] 符启荣.煤炭全水分测定的主要影响因素分析[J].科技传播, 2012,(11):56.
  [4] 乔宏芳.商品煤水分测定实践中的有关问题[J].煤炭加工与综合利用, 2001,(6):35-36.
  作者简介:
  肖斌,男,出生1979年12月20,大学本科,工程师,一直从事大型火电厂燃料采样、制样、化验等燃料质量监督工作及管理工作,对火电机组燃料运行、才、制、化设备维护等有着丰富的现场经验。
其他文献
[摘 要]随着社会经济的发展,我国的火电厂在数量和规模上有了很大的进步。在一些大型的火电厂中,单元机组是受多个变量影响比较大的部分,导致火电厂系统控制中存在一定的问题。而且,火电厂的单元协调系统,具有一定的滞后性、耦合性,以及相关的不确定性,所以,如何实现发电基础设备和单元机组之间的协调控制,是火电厂发展中迫切需要解决的问题。目前,单元机组协调控制系统的研究取得了一定的成果,针对当前火电厂机组系统
期刊
[摘 要]如今智能化手机已经成为了互联网时代最为普及的移动终端,丰富和方便了人们的生活,但手机界面的设计也存在着如功能信息不足、界面较拥挤等问题的存在。本文提出加强交互界面性能要从语义符号、用户习惯以及情感化需求入手,最大化的满足客户需求。这些对于增加智能手机交互界面的易用性具有重要意义。  [关键词]智能手机 交互界面 情感体验 扁平化  中图分类号:U231.92 文献标识码:A 文章编号:1
期刊
[摘 要]公共气象服务是气象部门使用各种公共资源或公共权力,向政府决策部门、社公众、生产行业提供气象信息和技术,并让用户了解和掌握一定气象科学知识,将气象服务信息和技术应用于自身的决策、管理和生产生活实践的过程。本文将概述全国公共气象服务现状,并针对目前在公共气象服务中遇到的体制不完善、科技人才支撑不足、地方财政投入有限等问题,结合气象部门实际,围绕“公共气象、安全气象、资源气象”的理念,提出促进
期刊
[摘 要]空调系统是动车组关键系统之一,具备为旅客提供通风、制冷和采暖等功能。根据多年设计经验总结,从空调机组总体方案设计、选型、送风系统、回风系统、新风系统和压力保护等方面对新一代卧铺动车组空调系统的研发进行优化。  [关键词]动车组 空调 送风 回风 新风 气流 压力保护  中图分类号:U231.92 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0293-02  0.背景  
期刊
[摘 要]随着朔石矿业(东部井)生产接替的转移,掘进工作面开始进入煤与瓦斯突出危险区域,瓦斯涌出量增大,严重威胁煤矿的安全生产,同时煤体干燥导致的煤尘较大,也给职工的身体带来巨大伤害。掘进工作面采用煤层动压注水的方法,降低了落煤时的瓦斯涌出量,同时起到了降尘的作用。  [关键词]掘进工作面;动压注水;瓦斯;降尘  中图分类号:R8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-03
期刊
[摘 要]在目前的胶管生产中,主要的胶管类型有夹布胶管、纤维编织缠绕胶管和钢丝编织缠绕胶管,最常见的质量问题为鼓泡脱层、管壁粗糙、胶管失圆等。本文就结合各类胶管生产实践,谈一谈胶管生产中常见质量问题及改进措施。  [关键词]胶管生产;质量问题;改进措施  中图分类号:F854 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0318-01  各种类型的胶管是我国工业生产中不可或缺的原
期刊
[摘 要]岩土工程水文地质勘察工作具有一定的特殊性,全面提高相关人员对岩土工程水文地质勘查的认识,对于岩土水文地质勘查的质量提升具有重要意义。本文就此进行简要分析,仅供相关人员参考。  [关键词]水文地质勘察;重要性  中图分类号:Y852 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0317-01  水文地质勘察工作是岩土工程中的重要方面,该项工作的有序进行,对于建筑物的基础设
期刊
[摘 要]本文主要对油气管道腐蚀剩余寿命的预测方法进行了探讨,主要有基于概率统计方法、马尔可夫链理论、结构可靠度分析法、剩余强度理论的管道腐蚀剩余寿命预测方法等。本文对这些方法进行了简单的介绍和讨论,同时指出管道腐蚀剩余寿命预测时应需注意的问题,并提出系统性、可靠性和经济性是油气管道腐蚀剩余寿命预测的发展方向。  [关键词]油气管道 腐蚀 剩余寿命 预测方法  The research progr
期刊
[摘 要]随着我国环境保护工作的逐步深入,环境保护事业的不断发展,作为环境保护工作的技术支持,环境监测工作也日益繁忙,而现场采样是整个检测过程中最基础的步骤,现场采样是否科学和规范,对环境监测的结果有重要的影响。本文主要就环境监测现场采样细节问题作了具体的分析,以供广大同仁交流探讨。  [关键词]环境监测 现场采样 影响因素  中图分类号:T85 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(20
期刊
[摘 要]电网是电力系统的重要组成部分,为经济社会发展提供重要的基础和支撑作用,随着环境的恶化,以及经济社会的发展,电网的运行环境也在随之发生改变。在电网建设中,从人工到智能的转变可以说是一个重要的转型之举。智能电网的建设是解决维护电网安全的重要途径,也得到了全社会越来越多的重视。本文首先简单概述了智能电网的建设,并分析了电力工程技术在智能电网建设中的具体应用。  [关键词]电力工程技术 智能电网
期刊