我国火力发电厂燃料试验现状与分析

曹长武 山东电力研究院，山东 济南250021

摘要： 从仪器设备、标准应用及人员素质三方面介绍我国火力发电厂燃料试验现状，指出解决问题的途径，并提出相关建议。

关键词： 火力发电厂;燃料试验;分析

能源工业是国民经济的基础。煤、石油、天然气、核能均可作为发电燃料，其中应用最广泛的是煤。我国发电以燃煤为基础，以火电为主的基本格局，在短期内不会改变。
　　由于我国煤炭资源丰富，而石油资源短缺，现有的一些燃油电厂已有不少改为燃煤，故本文阐述的发电燃料主要是指煤。电力燃料质量，直接关系到火力发电厂的成本及锅炉机组的安全经济运行。目前燃料费用约占电厂发电成本的70%左右，这就要求我们必须重视并切实加强燃料试验工作。
　　本文将从仪器设备、标准应用及人员素质三方面说明我国火力发电厂燃料试验现状，指出所存在的问题及其解决途径，并提出相关建议。

1　我国火力发电厂燃料试验现状

1.1　基本情况
　　（1）各种采煤样机的应用。我国自20世纪80年代中期开始，大力研制开发安装于输煤皮带中部的刮板式采煤样机。到90年代中期，已有用于汽车及火车上静止煤采样机产品转入火力发电市场。
　　近20年来，我国火电厂中安装的各类采煤样机超过1000台，一些安装时间较早的刮板式采煤样机大部分已经被淘汰。在全部采煤样机中，约90%为皮带采煤样机。例如山东电网各电厂目前安装的各类皮带采煤样机已超过60台，并呈迅速增长的趋势。
　　（2）各种新型试验仪器的应用。自20世纪90年代初开始，随着微机的应用与普及，燃料试验仪器更新换代的速度明显加快，这一时期出现的主要新型仪器有:以铂电阻温度计代替贝克曼温度计测温的各类自动热量计，不仅引进而且国内也能生产的红外测磁仪、工业分析热量分析仪、放射性在线或离线测灰仪等。常规仪器有:分析天平、温控仪、灰熔 融性测定仪等。由于采用了一些先进技术，自动化程度大大提高。这些较先进的试验仪器已在众多火电厂中使用。
　　（3）新颁布的若干重要标准。燃料试验以标准为依据，近10年来，国内外新制、修订的燃料方面的重要标准有:1995年前后，电力部制、修订的一系列电力行业标准，如DL.T567-1995《火力发电厂燃料试验方法》、DL.T576-1995《汽车运输煤样的采取方法》等;由煤炭与电力系统共同起草的新国标GB.T18666-2002《商品煤质量抽查和验收方法》;新近颁布的国际标准ISO13909-2001《硬煤和焦炭机械采样》等。
　　（4）燃料试验人员整体素质的提高。自1989年开始，电力系统中燃料试验人员一律实施持证上岗制度。并先后组建了一大批地区性煤质监督检验中心，由中能燃料工业公司对各煤检中心实施归口管理。这样在全国电力系统中形成了燃料试验网，燃料试验人员的整体素质有了明显的提高。
1.2　存在的问题
　　（1）采煤样机运行中的问题。对任何一台采煤样机来说，其基本要求是:所采、制的样品应具有代表性，即精密度应符合有关标准的规定，且不存在系统误差;采煤样机能长期稳定运行，年投运率达到95%以上。
　　目前我国火电厂中安装的各类采煤样机数量不少，几乎每座大中型电厂中都有几台采煤样机。但能够稳定运行的所占比例不大，经性能检验合格的所占比例则更小。
　　采煤样机运行中的主要问题:系统易堵，特别是其中的制样部分易堵，制样精密度普遍不高，且不少设备所制样品存在系统误差;汽车煤采样机的混样现象相当突出。
　　2001年，山东电力研究院对山东省电厂中的11台运行中的采煤样机（多数为皮带、少数为汽车及火车采煤样机）进行了全面性能检验。结果合格3台，合格率仅为27.3%。全国电力系统采煤样机的合格率估计也不会超过30%。
　　我国火电厂采煤样机的安装数量不少，但实际运行状况欠佳。究其原因，有下述3方面因素:①采煤样机设计不合格;②主要部件选型配套不当;③电厂在运行管理方面存在问题。
　　（2）燃料试验仪器方面的问题。当前燃料试验最突出的问题是燃料采制样与化验时间过长，燃料试验结果的报出大大滞后于生产的实际需要，不能为电厂入厂燃料质量验收及为锅炉燃烧调整及时提供燃料试验数据。
　　目前火电厂所用燃料试验仪器虽然较传统，但仪器的试验速度有所提高，操作也更为简便。然而这并不能根本改变燃料试验滞后于生产实际的局面;另一方面，有少数电厂配置了高能射线在线.离线测灰仪，不同采制样就可直接测出原煤的灰分含量。但这类仪器测试准确度较低，而且可以实现这样快速测定的项目也不多，远不能满足生产的要求。
　　目前火电厂所用的自动热量计、带摄像的灰熔融性测定仪等新型自动化仪器也不够完善。一般来说，其试验结果的可靠性不会超过传统的试验仪器，而试验周期的缩短也有限，故在燃料试验仪器的改进与完善方面还有很多工作要做。
　　（3）相关标准及其贯彻中的问题。燃料试验均以相关标准为依据。当前燃料试验标准中的问题，主要体现在下述诸方面:
　　1）新标准宣传力度不够，贯彻难度较大。新颁布的国家标准GB.T18666—2002的贯彻，关系到每个电厂的切身利益，各级燃料管理部门虽然也对新标准的贯彻作了一些安排，但培训范围小，深度也很不够。电厂接受培训的人员很难充分掌握新标准的内容及技术难点，作者估计，在该标准中的实施过程中，还将会碰到各种问题。
　　最近，发热量测定方法的国家标准GB.T213—2003已经修订。其中有若干新的规定，特别是对自动热量计的使用提出了新的要求，如果不组织宣传贯彻与培训，电厂要实施这类新制修订的标准，将有一定的难度。
　　2）电力行业标准中有一部分已很不适应当前电力生产的要求。1995年前后，电力部集中颁布了若干燃料试验方法的电力行业标准，至今已近10年未修订，其中有个别重要标准长期无法实施，而又有一些标准当时确实发挥了积极作用，但目前却又不能继续使用。如DL.T567—1995《火力发电厂燃料试验方法》中对电厂入炉煤采样作出了明确规定:电厂入炉煤采用机械化采样，对原煤灰分A d >20%的入 炉煤来说，采样精密度应达到±1%。
　　上述要求比国家标准的规定要严很多，国家标准规定，对上述灰分含量的原煤，其采样精密度应达到±2%，就是说1000t原煤采集60个子样，就可符合国家标准规定的采样精密度要求;如按电力行业标准规定，则应采集240个子样才行，也就是说，按电力行业标准采样周期应为国标规定的1.4，这就要求采煤样机具有很好的性能与运行可靠性。
　　作者一直认为:标准也不是越严格越好，该标准提出的采样精密度要求不太切合电厂实际，当时就存在很大争议，实践已经表明:由于该标准的规定与电厂的实际情况相距甚远，致使该标准实际上无法实施，目前各类采煤样机（包括进口设备）均是按采样精密度的国家标准±2%设计的（指灰分A d >20%的原煤）。即便如此，采煤样机的性能合格率普遍较低，年投运率能达到95%以上的采煤样机为数甚少。故作者认为:该标准中对采样精密度的规定，在短时期内（如5～10年内）是不具实际意义的。但它可作为发展方向，力争在较短时间内使采煤样机的采样精密度达到该标准规定的要求。
　　又如DL.T576—1995《汽车运输煤样的采取方法》中，对汽车煤采样子样数由国标规定的1000t原煤采集60个子样，改为1车采集1个子样。这样不仅提高了采样精密度，即从国标规定的±2%提高到行标规定的±1.5%，而且行标规定更具可操作性。电厂中对汽车煤采样，普遍执行电力行业标准DL.T576—1995。
　　然而目前情况又发生了很大变化。在1995年前后，我国运煤汽车装煤量少则4～5t，多则不过10t左右，甚至还有一些装煤量仅1～2t的拖拉机、拖斗等，但现在不少电厂的运煤车均为大型汽车，装煤量达到20～30t的很多，甚至50t左右的装煤车也有。如果目前仍按行标1车采1个子样，则采样精密度不但达不到行标要求，而且不符合国标对采样精密度的规定。例如，现在1000t原煤，仅用25辆汽车来运输，按电力行业标准应采集25个子样，这样采样精密度仅为±3.1%，故像这类电力行业标准就急待修订。

2　存在问题的解决途径及相关建议

2.1　存在问题的解决途径与方法
　　（1）加速实现电力系统燃煤采制样的机械化。首先要消除或减少制约燃煤采样机械化的各种不利因素。
　　1）电厂各级领导要充分认识燃料采制样的重要性，对机械化采制样工作给予足够的支持。
　　2）让电厂有更大的自主权来选用采煤样机。采煤样机的设计一定要结合本厂的实际情况。通用化的设备往往不好用。
　　3）任何一台采煤样机都需要用户了解其性能与结构，精心操作与维护，建立相应的管理制度，以确保它的稳定运行。
　　（2）开发并选用适合我国火电厂实际的燃料试验仪器。我国用于燃料试验的仪器，按其具体应用的目的不同，可分为下述三种类型:
　　1）要求提供准确数据的试验仪器，其试验结果主要用于锅炉设计（煤质的提供、入厂煤质的验收、标准煤耗的计算等），这类仪器必须达到现行国家或行业标准规定的技术要求。
　　2）要求准确度可稍低，但测试速度要快的试验仪器，其试验结果主要用于大体判断入厂及入炉燃料质量及为锅炉运行监督及时提供数据。但试验结果的准确性与试验速度二者难以兼顾，试验速度的提高往往以降低甚至牺牲试验准确度为代价的。
　　3）实现燃料试验不用采制样的在线检测应是燃料试验的发展方向，目前的问题是:①能测的项目少;②测试结果精确度相对较差;③仪器价格较高，这种仪器不能取代标准试验方法所用仪器，但它可以取代上文2），实现燃料特性的快速测定。
　　4）目前大力开发具有准确与快速双重试验功能的仪器设备。例如，作者近年来设计的分体式采煤样机，就具有多种功能，无论是火车、汽车、皮带输煤，只要各自配上一个机械采样装置及一套公用的自动化制样系统就可以取代多台采煤样机。
　　又如作者提出了一种自动热量计的设计方案，该热量计设计成标准测定与快速测定2种运行模式。根据不同需要，仪器按不同程序运行。按标准法测定，测热周期为23～24min;按快速法测定，则在10min以内。
2.2 有关火电厂燃料试验方面的建议
　　（1）抓紧制修订下述电力行业标准。
　　1）电厂入炉煤采样标准急待修订。由于该标准所规定的采样精密度在现阶段难以达到，虽有标准，但无法实施。因而也就不存在其指导作用及其约束 力。任何一项标准的制定，都要充分考虑它的科学性、合格性及操作性。提出过高或过低的技术要求，都不符合标准的制定原则。
　　2）汽车运输煤样采样方法的行业标准，也需尽快修订。关键是采样精密度如何确定，实质上就是一采样单元煤量应采子样数如何确定。由于汽车运煤，是关系煤炭供需双方的事、所执行的应是国家标准。如执行电力行业标准，则采样精密度宜与国标规定相一致。如国标对采样精密度规定有所提高的话，则电力行业标准可随之作相应的修订。
　　3）建议考虑新制定下述电力行业标准:及早考虑立项，制定燃煤含碱率、堆积密度、褐煤机械采制样、红外法测定燃料含硫等试验方法标准。
　　（2）加强燃料试验人员的培训将是长期任务。当前电厂燃料试验人员中，出现的一些情况不宜忽视。①不少人员基本知识与技能水平较低，例如不会计算发热量测定中冷却校正值，不会正确使用热电偶，不会检验系统误差等;②有些人员总希望仪器操作越简单越好，测定速度越快越好，而对试验的根本目的，即获得准确的试验结果缺少认识;③缺乏既有较坚实专业知识，又具有较熟练操作技能的试验人员。对技术骨干的培训，将是近期培训工作的重点。随着电力生产的发展，电力用煤量将持续大幅度增加，火电厂燃料试验工作任务越来越重，要求也越来越高。特写此文，供电力系统主管部门，电厂各级领导及燃料试验人员参考。

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