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摘要：2007年，为加大节能减排力度，根据《国务院批转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组若干意见的通知》（国发[2007]2号）精神，全国打响了“淘汰关停高耗能小火电机组、建设高效节能大容量火电机组”战役。随着“上大压小”政策的贯彻落实，火电项目立项核准工作也随之在全国如火如荼地展开。下面根据切身体会，归纳总结燃煤品质对火电项目立项所起的重要作用，供与大家交流。
关键词：燃煤品质火电项目立项
一、燃煤的品质
目前火力发电厂绝大部分都是以煤炭为主要燃料，煤的消耗构成电厂运行的重要成本。
煤是由有机物和矿物质组成的复杂混合物，是一种极不均匀的物质。不仅不同地区、不同矿井的煤质量不一样，即使同一地区同一矿井的煤，随着开采的深入，煤的质量也不一样。而且煤的质量还受开采条件如煤层结构、采煤方法(水采、炮采、割煤机采)的影响，而每个煤矿运至电厂的来煤也会因为季节、天气、运输时间、存放时间、重复性界限、再现性临界差等许多因素影响，致使煤质指标发生变化。
煤质品质资料包括元素分析、灰分、水分、挥发分、灰熔点、可磨系数、发热量和灰的成分等指标。煤质分析（试验方法）可分为两大类：一类是煤的固有成分和固有特性分析试验方法，如煤的有机和无机元素（C、H、O、N、S、Si、Al、Fe、Ca和Mg等）含量测定及煤的相对密度和发热量测定等；另一类是煤的非固有成分和特性分析试验方法，即在人为规定的条件下，使煤产生某种转化，然后测定转化生成物的量和特性，如煤中灰分、挥发分、腐植酸产率测定及煤的结焦性和二氧化碳反映性试验等。
二、燃煤品质对火电项目立项的影响
首先我们以大庆油田热电厂“上大压小”扩建工程（1×300MW供热机组）为例，通过Mar、Aar、Qnet.ar、Vdaf四项数据变化时，对机组年燃煤量、灰渣量及燃料成本的影响。见下表。
通过上表，年燃煤量增加30.16万吨、灰渣量增加14.08万吨及燃料成本增加5579万元，一台300MW机组的年利润总额在1.5亿元左右，足可见增加的成本对项目立项效益分析的影响。实际上燃煤数据变化影响远不止这些，下面就其影响做进一步的说明。
1、燃煤数据的选择
火电项目建设初期，煤源的确定对整个项目起着至关重要的作用。一般根据电力设计规定，需要用两个不同煤矿的煤质作为设计煤种和校核煤种，这些数据的选取应是非常慎重和关键的。建设单位为急于立项，或绕开一些条件限制，往往简化程序，对提供的数据不仔细斟酌和严格把关，不按照规程标准进行操作，淡化可研阶段工作重要性，对提资工作过于随意，常出现提供数据与实际不符或报告数据时间久远，这正是错误的开始。待项目的推进，影响会逐步显现，有时容易出现将前面工作推倒重新开始的危险。
2、燃煤的发热量指标Qnet.ar
煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放的热量，通常用Q表示，其单位为KJ/kg。发热量是评价煤质的一项重要指标，也是供热用煤的一个主要质量指标。一方面它是燃烧设备热工计算的基础。另一方面则是表征煤的各种特征的综合指标，也是火电机组设计中的关键性指标。
根据提供的燃煤发热量，结合蒸发量、机组运行小时数等其它指标，可以计算出待建机组全年的耗煤总量、机组发供电煤耗、供热煤耗，这些都是检验该项目可行性及经济效益评价分析的关键数据。
机组全年耗煤总量还是电厂运输系统铁路（或公路）运输能力的设计依据，校核扩建机组原有运输系统运力是否满足要求的重要数据。机组全年耗煤总量决定着电厂卸煤系统的设计及卸煤能力的校核；决定着电厂输煤系统的设计及输煤能力的校核；决定着制粉系统的制粉设备、输送方式设计与校核。
燃煤发热量也是考虑锅炉种类、型号、燃烧方式和锅炉的效率重要指标。
3、燃煤的水分指标Mt
煤中水分按其结合形态可分为游离水和结合水，游离水是指以机械方式附着或吸附在煤中的水分，结合水是指以化合的方式同煤中的矿物质结合的水。煤中的游离水按其赋存状态又可分为外在水分和内在水分，煤的外在水分是指附着在煤颗粒表面上或非毛细孔孔穴中的水分，煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。
煤的水分是煤炭经济价值的最基本指标之一。水分含量既是数量指标又是质量指标，既与燃烧有关又与贮存运输有关，设计时要给予充分考虑。
燃煤水分的高低，影响着锅炉着火点、制粉系统中制粉设备、干燥型式、卸煤方式等诸多方面的设计。水分过大，原煤的流散性恶化，会粘附在磨煤机入口处，从而降低磨煤机的出力，同时常会引起煤仓、输煤管、煤粉斗、给粉机等设备内粘结堵塞，需要增加制粉系统干燥设备的干燥能力。以一定的发热量来说，水份多时，烟气体积较大，因此，锅炉的烟道尺寸须设计得较大。此外，烟气体积大也增大了通风设备的规模及引风机的耗电量，增加了烟气量而使排烟热损失增大。燃煤中水分多，燃烧时放出的有效热量便会减少，降低炉内燃烧温度，将使着火推迟，直接影响炉内煤粉着火燃烧的稳定性；对过热汽温也有影响，一般是水分每增加1%，过热汽温会升高1.5℃。
燃煤中水分对供粉的连续性、燃烧的经济性、磨煤机的出力及制粉设备工作的安全性都有着很大的影响。也是用于各种基换算的基础数据。
4、燃煤的灰分指标Ad
灰分是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。" 灰分对煤的加工利用极为不利。燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难；煤灰成分十分复杂，成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤，燃烧和气化时，会给生产操作带来许多困难。
高灰分煤由于着火推迟，燃烧温度下降，燃烧的稳定性就较差，因此要求有较高的预热空气温度及其他改善着火条件的措施。灰分含量增加，也使煤分燃尽度变差，故机械未完全燃烧损失随之增加，也会对过热汽温产生影响，一般是煤灰分每变化±10%，过热汽温就相应变化5℃。燃料灰分含量越大，每单位质量燃料所产生的灰渣与飞灰的量也越大。
燃煤灰分的高低，影响着电厂制粉设备的选型，影响着锅炉灰渣系统设计，对除灰方式，除灰除渣设备选型、灰管道直径、灰场面积，电厂用水平衡图、灰渣泵房、灰渣泵容量、征地、除尘方式等都有着直接的影响。
5、燃煤的含硫量St
煤中的硫，一般分为无机硫和有机硫两类，无机硫可以分为硫酸盐硫和硫铁矿硫，以及少量的元素硫。硫酸盐硫以不同的硫酸盐形式存在，如石膏（CaSO4•2H2O）、硫酸钡（BaSO4）、硫酸亚铁（FeSO4 •7H2O）等。而硫铁矿硫则主要是以黄铁矿硫的形态存在，黄铁矿硫是正方晶体结构，它多以结核状、透镜状、团块状和浸染状等形态存在于煤中。除了黄铁矿硫，硫铁矿硫还包括少量的白铁矿硫，它是斜方晶体结构，多呈放射状存在。此外，煤中还含有少量的其它无机硫化物，如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）及砷黄铁矿（FeS2•FeAS2）等等。
硫分雖不是煤的常规特性，但是环境评价的重要指标之一。随着含硫量的增加，煤粉不仅自燃倾向增大，最重要的是还会影响锅炉受热面的低温防腐、脱硫系统中石灰石用量、制备浆液能力、脱硫塔大小，烟囱防腐等设备的设计选用。
6、燃煤的其它指标
含硝量对脱销系统的容量影响、灰熔融性对锅炉选型、受热面除渣的影响。煤的可磨性和磨损特性是计算磨煤机参数的依据等等
三、对燃煤选取的思考
综合各方面因素，为保证燃煤品质尽可能地接近现场实际，建议灰分、水分、挥发份、低位发热量四项指标，采用电厂燃煤最近三年日常监测值的平均值为依据选取煤样，其余指标如硫、氮、煤灰熔融特征等应根据最近化验指标的趋势值，宜采用最高值加以综合考虑。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：燃煤品质火电项目立项
一、燃煤的品质
目前火力发电厂绝大部分都是以煤炭为主要燃料，煤的消耗构成电厂运行的重要成本。
煤是由有机物和矿物质组成的复杂混合物，是一种极不均匀的物质。不仅不同地区、不同矿井的煤质量不一样，即使同一地区同一矿井的煤，随着开采的深入，煤的质量也不一样。而且煤的质量还受开采条件如煤层结构、采煤方法(水采、炮采、割煤机采)的影响，而每个煤矿运至电厂的来煤也会因为季节、天气、运输时间、存放时间、重复性界限、再现性临界差等许多因素影响，致使煤质指标发生变化。
煤质品质资料包括元素分析、灰分、水分、挥发分、灰熔点、可磨系数、发热量和灰的成分等指标。煤质分析（试验方法）可分为两大类：一类是煤的固有成分和固有特性分析试验方法，如煤的有机和无机元素（C、H、O、N、S、Si、Al、Fe、Ca和Mg等）含量测定及煤的相对密度和发热量测定等；另一类是煤的非固有成分和特性分析试验方法，即在人为规定的条件下，使煤产生某种转化，然后测定转化生成物的量和特性，如煤中灰分、挥发分、腐植酸产率测定及煤的结焦性和二氧化碳反映性试验等。
二、燃煤品质对火电项目立项的影响
首先我们以大庆油田热电厂“上大压小”扩建工程（1×300MW供热机组）为例，通过Mar、Aar、Qnet.ar、Vdaf四项数据变化时，对机组年燃煤量、灰渣量及燃料成本的影响。见下表。
通过上表，年燃煤量增加30.16万吨、灰渣量增加14.08万吨及燃料成本增加5579万元，一台300MW机组的年利润总额在1.5亿元左右，足可见增加的成本对项目立项效益分析的影响。实际上燃煤数据变化影响远不止这些，下面就其影响做进一步的说明。
1、燃煤数据的选择
火电项目建设初期，煤源的确定对整个项目起着至关重要的作用。一般根据电力设计规定，需要用两个不同煤矿的煤质作为设计煤种和校核煤种，这些数据的选取应是非常慎重和关键的。建设单位为急于立项，或绕开一些条件限制，往往简化程序，对提供的数据不仔细斟酌和严格把关，不按照规程标准进行操作，淡化可研阶段工作重要性，对提资工作过于随意，常出现提供数据与实际不符或报告数据时间久远，这正是错误的开始。待项目的推进，影响会逐步显现，有时容易出现将前面工作推倒重新开始的危险。
2、燃煤的发热量指标Qnet.ar
煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放的热量，通常用Q表示，其单位为KJ/kg。发热量是评价煤质的一项重要指标，也是供热用煤的一个主要质量指标。一方面它是燃烧设备热工计算的基础。另一方面则是表征煤的各种特征的综合指标，也是火电机组设计中的关键性指标。
根据提供的燃煤发热量，结合蒸发量、机组运行小时数等其它指标，可以计算出待建机组全年的耗煤总量、机组发供电煤耗、供热煤耗，这些都是检验该项目可行性及经济效益评价分析的关键数据。
机组全年耗煤总量还是电厂运输系统铁路（或公路）运输能力的设计依据，校核扩建机组原有运输系统运力是否满足要求的重要数据。机组全年耗煤总量决定着电厂卸煤系统的设计及卸煤能力的校核；决定着电厂输煤系统的设计及输煤能力的校核；决定着制粉系统的制粉设备、输送方式设计与校核。
燃煤发热量也是考虑锅炉种类、型号、燃烧方式和锅炉的效率重要指标。
3、燃煤的水分指标Mt
煤中水分按其结合形态可分为游离水和结合水，游离水是指以机械方式附着或吸附在煤中的水分，结合水是指以化合的方式同煤中的矿物质结合的水。煤中的游离水按其赋存状态又可分为外在水分和内在水分，煤的外在水分是指附着在煤颗粒表面上或非毛细孔孔穴中的水分，煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。
煤的水分是煤炭经济价值的最基本指标之一。水分含量既是数量指标又是质量指标，既与燃烧有关又与贮存运输有关，设计时要给予充分考虑。
燃煤水分的高低，影响着锅炉着火点、制粉系统中制粉设备、干燥型式、卸煤方式等诸多方面的设计。水分过大，原煤的流散性恶化，会粘附在磨煤机入口处，从而降低磨煤机的出力，同时常会引起煤仓、输煤管、煤粉斗、给粉机等设备内粘结堵塞，需要增加制粉系统干燥设备的干燥能力。以一定的发热量来说，水份多时，烟气体积较大，因此，锅炉的烟道尺寸须设计得较大。此外，烟气体积大也增大了通风设备的规模及引风机的耗电量，增加了烟气量而使排烟热损失增大。燃煤中水分多，燃烧时放出的有效热量便会减少，降低炉内燃烧温度，将使着火推迟，直接影响炉内煤粉着火燃烧的稳定性；对过热汽温也有影响，一般是水分每增加1%，过热汽温会升高1.5℃。
燃煤中水分对供粉的连续性、燃烧的经济性、磨煤机的出力及制粉设备工作的安全性都有着很大的影响。也是用于各种基换算的基础数据。
4、燃煤的灰分指标Ad
灰分是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。" 灰分对煤的加工利用极为不利。燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难；煤灰成分十分复杂，成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤，燃烧和气化时，会给生产操作带来许多困难。
高灰分煤由于着火推迟，燃烧温度下降，燃烧的稳定性就较差，因此要求有较高的预热空气温度及其他改善着火条件的措施。灰分含量增加，也使煤分燃尽度变差，故机械未完全燃烧损失随之增加，也会对过热汽温产生影响，一般是煤灰分每变化±10%，过热汽温就相应变化5℃。燃料灰分含量越大，每单位质量燃料所产生的灰渣与飞灰的量也越大。
燃煤灰分的高低，影响着电厂制粉设备的选型，影响着锅炉灰渣系统设计，对除灰方式，除灰除渣设备选型、灰管道直径、灰场面积，电厂用水平衡图、灰渣泵房、灰渣泵容量、征地、除尘方式等都有着直接的影响。
5、燃煤的含硫量St
煤中的硫，一般分为无机硫和有机硫两类，无机硫可以分为硫酸盐硫和硫铁矿硫，以及少量的元素硫。硫酸盐硫以不同的硫酸盐形式存在，如石膏（CaSO4•2H2O）、硫酸钡（BaSO4）、硫酸亚铁（FeSO4 •7H2O）等。而硫铁矿硫则主要是以黄铁矿硫的形态存在，黄铁矿硫是正方晶体结构，它多以结核状、透镜状、团块状和浸染状等形态存在于煤中。除了黄铁矿硫，硫铁矿硫还包括少量的白铁矿硫，它是斜方晶体结构，多呈放射状存在。此外，煤中还含有少量的其它无机硫化物，如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）及砷黄铁矿（FeS2•FeAS2）等等。
硫分雖不是煤的常规特性，但是环境评价的重要指标之一。随着含硫量的增加，煤粉不仅自燃倾向增大，最重要的是还会影响锅炉受热面的低温防腐、脱硫系统中石灰石用量、制备浆液能力、脱硫塔大小，烟囱防腐等设备的设计选用。
6、燃煤的其它指标
含硝量对脱销系统的容量影响、灰熔融性对锅炉选型、受热面除渣的影响。煤的可磨性和磨损特性是计算磨煤机参数的依据等等
三、对燃煤选取的思考
综合各方面因素，为保证燃煤品质尽可能地接近现场实际，建议灰分、水分、挥发份、低位发热量四项指标，采用电厂燃煤最近三年日常监测值的平均值为依据选取煤样，其余指标如硫、氮、煤灰熔融特征等应根据最近化验指标的趋势值，宜采用最高值加以综合考虑。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。