中国锅炉与锅炉水处理协会
导读火电厂燃煤热值差是经济性评价及燃煤管理的重要指标。电力行业一流火力发电厂考核标准国家相关标准对热值差作出了规定，要求入厂煤与入炉煤低位热值差小于 502 J/g。
在实际生产中，有的电厂达不到这一指标，热值差大，一方面影响燃煤成本；另一方面影响煤耗计算。控制好热值差，对有效控制燃煤成本、促进电力安全生产、节能降耗都有积极意义 。
本文全面、系统地分析了热值差超标的原因，并提出了相应的检查分析办法。
1. 煤质均匀性
1.1 煤质均匀性
对燃用均匀、单一的煤种，比较容易达到热值差指标。如某厂燃用神华煤（煤质均匀性较好），同一列火车机采20个子样平均干基灰分Ad=10.27%，人采20 个子样平均干基灰分 Ad=10.20%，两者灰分差0.07%，说明煤质均匀不容易造成采样偏差，人采与机采同样具有代表性。
对燃用煤质非常不均匀的煤种，如某电厂，同一车厢机采20个子样，灰分最小为 36.45%、 最大为60.89%，极差 24.44%。对于这种情况，如果按常规采样方法采样，不增加子样个数，采样代表性就很差。
1.2 计算热值差的入厂煤和入炉煤批次
如果以月计算热值差，首先应保证每月入炉煤燃用的是当月的入厂煤，否则当月的热值差就没有可比性，此时可累计为3个月的热值差进行比较。
1.3 入炉煤热值计算未调整到入厂煤全水的同期值
建议用入厂煤和入炉煤干基高位发热量计算热值差或入炉煤低位热值应以调整到同期入厂煤全水后的热值计［入炉煤调整后的每月加权平均低位热值=入炉煤每月加权平均低位热值×（100-入厂煤每月加权平均全水）/（100-入炉煤每月加权平均全水）］。
1.4 煤长时间存放发生氧化
为防止煤长时间存放发生氧化影响热值，应加强煤场管理，防止煤场自燃，及时烧旧存新。据统计，无烟煤筒仓存放半年热量损失1%；烟煤筒仓存放半年热量损失1%～3%；褐煤筒仓存放半年热量损失6%。1%灰分影响热值0.229～0.429 MJ/kg；1%全水分影响热值0.138～0.335 MJ/kg。
1.5 入厂煤与入炉煤采制化过程偏差超过允许值
为了分析产生较大热值差的原因，需弄清煤质检测偏差的主要来源。要从一批煤中（几千吨或上万吨）采取少量煤样（几百千克），经过制样程序制成数量较少（仅约100 g）、粒度小于 0.2 mm 的试样供化验使用，即用少量煤样的检测结果推断一批煤的质量和特性，必然会存在偏差，这些偏差由采制化偏差构成。国家标准 GB/T475—2008 规定：干基灰分大于 20%，原煤、筛选煤的采样精密度 A=±2%（A为采制化三者总精密度）。在此条件下，若用方差表示总偏差，则：S2总=S2采+S2制+S2分。其中采样偏差最大，占总偏差的80%，制样偏差占16%，分析偏差占4%。综上所述，检测结果的可靠性在很大程度上取决于样本的代表性，但制样和化验也同样重要。如某厂制煤粉时不规范操作曾产生约1kJ 的热值偏差。了解了煤质检测偏差组成后，就可有针对性地对煤质检测采制化过程进行偏差分析，以确定产生较大热值差的原因。
在所使用的采样机中有相当一部分存在系统误差，体现在发热量或偏大或偏小。产生系统偏差的原因有厂家设计不合理，还有使用过程中没有按采样机标准规定操作。
化验设备自身的因素也会产生系统误差，如某型号热量计，全年测定标准煤样热值偏低 120～150 J，如果用此热量计测定煤样，会造成热值长期偏低，在热值差不太大（500～700 J）时就是不容忽视的影响因素。
1.6 采制化人员不规范操作
采制化人员不规范操作带来的影响随意性大，影响大小很难量化。可通过加强技术培训，建立有效的监督机制来规范操作。另外，采制化技术管理人员要相对稳定。防止不规范操作应采取以下措施：
（1）由对采制化流程、标准熟悉且有一定技术的人来监督采制化过程，使这项工作做得更深入一些。
（2）对采样点的布置、深度、子样质量及采后总样量进行监督。
（3）建立对存查煤样定期抽检制度。
（4）建立各煤矿数据库，根据数据库的数据回归出各煤矿的经验公式，以此公式校核各煤矿检测数据的合理性和可靠性。
（5）通过加强技术培训规范操作。由于目前大多以机采为主，采样人员对采样机的原理、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，尤其要培训技术骨干。
2. 采制化过程中的热值差检查分析
当热值差比较大时，化验误差相对较小，应先从采制样检查入手分析热值差产生的原因。
2.1 采样过程检查
分析热值差时首先会重点关注采样问题，更多关注人工采样而忽略采样机问题，以为使用采样机就会具有代表性，其实不然，采样机使用中应注意以下问题。
2.1.1 来煤粒度不均匀问题
煤的粒度越大，越不均匀，且粒度大的一般以矸石或石头居多。在实际采样中，人采和机采都很难采到大于 100 mm 以上的矸石或石头。机械螺旋采样头的直径一般在 270～300 mm，扣除中间的螺旋杆直径，此类采样头适用于最大粒度约为 50 mm 的煤，超过这一最大粒度的煤被采到的概率随最大粒度的增加而降低。因此，随着煤的最大粒度的增加，人采和机采都容易造成入厂煤的热值偏高。入炉煤采样机装在碎煤机之后，大块的石头或矸石经碎煤机破碎，入炉煤采样机反而有取到石头或矸石的机会。建议新建电厂入厂煤在皮带上采样，并在采样机前装碎煤机；建议各电厂与供煤商签定合同时对来煤粒度要限定（小于 50 mm）。
2.1.2 缩分器存在使用和设计问题
缩分器使用中未按规定粒度要求保留样量；不管缩分器精密度是否合格，任意改变留样量；缩分器缩分次数不够，不能全断面采样，影响二次采样的代表性。正确使用缩分器应使缩分次数（切割煤流）大于 10 次以上，且须截取煤流的全断面。采样机缩分器开口尺寸必须根据实际出料粒度调整，保证开口尺寸是实际出料粒度的 2.5～3.0 倍。开口太小易造成留样煤质偏好、热量偏高。
目前几种型号缩分器造成的热值差的原因不尽相同，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留样煤质偏好、热量偏高，这与其设计缺陷有关。为避免因使用滚筒式和圆锥旋转式缩分器造成的系统误差，在使用此类缩分器时开口尺寸不能按常规 3 倍出料粒度调整，应按 4 倍的出料粒度调整，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，致使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，导致留样偏好、热值偏高。
2.1.3 设备存在系统误差
对应用于商务交往的采样机，应由权威部门按相关国家标准进行性能检定试验，检定后应对试验数据及结论进行分析。性能试验中机采与人工参比灰分偏倚试验中的干基灰分差值的平均值与零是否有显著性差异，若有差异，说明机采与人工参比有系统误差，体现在留样干基灰分偏高或偏低。干基灰分偏高说明留样热值偏低；反之，说明留样热值偏高。
如果采样机因存在系统误差而使留样热值偏低，再加上热量计存在系统误差热值也偏低，则 2 项误差累计的热值偏差就较大。因此，设备存在的系统误差也是影响热值差大的因素之一。
2.1.4 劣质煤和掺假煤对采样机的影响
由于采样机设计及安全方面的原因，采样头不能完全采取车底部的煤（约有 10～20 cm 的煤不能采到），这就给不法供煤单位造成可乘之机，有的在车厢底部装约 30 cm 高的矸石或劣质煤，然后再在上面装质量好的煤，这种装车方法即使用全断面螺旋采样头也采不到底部的煤。对这种现象应及时通报供煤商坚决杜绝此类行为，电厂还需定期检查火车或汽车底部的装煤情况。
2.1.5 采样机出料粒度检查
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。应定期对采样机出料粒度进行筛分（如半年 1 次），或根据破碎机性能决定筛分的周期。实验证明，当采样机出料粒度大于 13 mm时，很难通过采样机性能试验。
2.2 制样过程检查
2.2.1 制样方法检查
若采样机的全水分值明显偏低，需人工在火车或汽车上单独采取全水分样。水分偏低是因为机械所采煤样全部通过高速旋转的破碎机，会损失一部分水。实验证明，原煤全部通过破碎机制备的全水分相比人工制备的全水分明显偏低。正确的操作应是将原煤全部通过全水分规定粒度相对应的筛子，筛上物破碎直至全部通过筛子，用二分器缩分，在弃煤中用九点法取全水分样。
2.2.2 制样偏差检查
准备13mm以下粒度的煤样60kg 以上，用二分器缩分成 2 份试样，其中一份样再用二分器缩分成 2 份样，一份送入厂煤化验室制样并化验，另一份送入炉煤化验室制样并化验，主要是检查制样环节存在的问题。将第 1 次缩分出的另一份 30 kg 以上的煤样再用二分器缩分成 2 份样，其中一份由第三方制样，制得的样品送入厂煤和入炉煤化验室化验，另一份备用（或备检）。
2.3 热值测量过程检查
热值测量过程主要检查热量计的准确度和系统偏差问题。
2.3.1 热量计的正确使用
有的热量计热容量与温升有关，在标定热容量时温升应与测定发热量时温升基本接近，这样能提高热值测量的准确度。
2.3.2 热量计的标定记录及反标记录检查
这项检查主要是了解设备性能及系统偏差情况。应检查近 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。这种比较很重要，往往在热值差分析时容易被忽略。由于国内主要热量计制造厂家的某型号产品存在设计制造方面的问题，这种系统误差很难从技术上消除。
3. 结束语
随着电力工业的迅速发展和煤炭市场改革的深化，火电厂燃煤表现出数量多、品种杂、杂质多、粒级范围大等特点，这些特点给燃煤管理和技术监督带来难度。入厂煤和入炉煤热值差是火电厂燃煤管理、技术监督和测量技术的综合反映，对外它涉及商务交往、成本核算；对内涉及电力安全生产、节能减排。通过对煤质均匀性、入厂煤和入炉煤批次、煤长时间存放氧化等诸多因素的分析和采制化过程的检查，入厂煤和入炉煤的热值差从管理和技术上是可以控制的。
来源：公众号“锅炉专业”
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