【摘要】火力發(fā)電廠煤炭成本占發(fā)電成本的70%～80%，由此可見，燃煤管理對(duì)于電廠節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)性是至關(guān)重要的，而煤場(chǎng)管理又是燃料管理中的重要環(huán)節(jié)，所以煤場(chǎng)管理水平也直接影響了電廠的經(jīng)濟(jì)效益，本文重點(diǎn)介紹華潤常熟公司在煤場(chǎng)管理自燃控制的一些經(jīng)驗(yàn)，降低煤場(chǎng)儲(chǔ)存損失。

【關(guān)鍵詞】露天煤場(chǎng)；損耗；自燃

1、概述

本公司煤場(chǎng)為露天煤場(chǎng)，從南至北分為四個(gè)條形布置，每個(gè)煤場(chǎng)有效堆煤長度340m，寬度35m，有效堆存面積共計(jì)47600m2，煤場(chǎng)理論總儲(chǔ)量為35萬噸，可以滿足3×650MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)煤種最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)26天的耗煤量。201號(hào)斗輪堆取料機(jī)軌道南側(cè)設(shè)置一座干煤棚，長117.5m，寬80m，可儲(chǔ)存干煤約6萬噸，可以滿足3×650MW機(jī)組鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)4.5天的耗煤量。

2、煤場(chǎng)自燃損失及控制措施

據(jù)有估計(jì)，我國煤炭貯存過程中，因風(fēng)損，雨損，自燃損失及管理不善造成的損失，每年達(dá)3000萬噸以上，直接經(jīng)濟(jì)損失幾十億元。所以減少存煤損失，是燃料管理中一個(gè)很重要的課題。

2.1煤場(chǎng)自燃損失

煤場(chǎng)自燃損失是煤炭在煤場(chǎng)儲(chǔ)存過程中發(fā)生熱值損失最大的，本文重點(diǎn)介紹煤炭自燃的各個(gè)影響因素，并針對(duì)各影響因素采取措施，減少煤炭自燃的發(fā)生。

2.2燃煤自燃機(jī)理

煤的一種自燃屬性就是在儲(chǔ)存的過程中的氧化放熱。煤的自燃過程就是煤表面分子中各種活性結(jié)構(gòu)物與氧發(fā)生物理吸附和化學(xué)反應(yīng)，并放出熱量。如果該熱量不能及時(shí)散發(fā)，在煤堆中越積越多使煤的溫度升高，當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)就引發(fā)了煤的自燃。

2.1.2煤自燃的影響因素

煤自燃與煤的成分有很大關(guān)系，其中以煤的水分Mt、揮發(fā)份Vdaf、含硫S及顆粒度尤為重要。

1）煤的水分影響

通過試驗(yàn)作出了煤中水分含量與吸氧量的關(guān)系圖（圖a、b、c、d）。圖a、b是煙煤的水分含量和吸氧量的關(guān)系圖，兩張圖中煤樣水分分別為3%～5%和10%～12%，圖c是褐煤的水分含量和吸氧量的關(guān)系圖，圖d是無煙煤的水分含量和吸氧量的關(guān)系圖。

從上圖可以看出，不同煤種出現(xiàn)吸氧量的高峰值對(duì)應(yīng)含水量不同，但每個(gè)煤樣都會(huì)有兩個(gè)吸氧量的高峰點(diǎn)，主要因?yàn)樵谠谳^低含水量時(shí)煤的孔隙表面被水分子占據(jù)的面積小，有利于煤吸氧；而當(dāng)含水量較高時(shí)有利于在煤的表面形成自由基2氧2水絡(luò)合物，吸氧量增加。說明干煤和濕煤都是比較容易自燃的。

2）煤的揮發(fā)份影響

采用油浴式煤低溫氧化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用液體比熱大、對(duì)流換熱系數(shù)大以及溫度分布更均勻的特點(diǎn)，對(duì)制備5種不同揮發(fā)份的煤樣（各煤樣揮發(fā)份如下表所示）以不同的速率加熱，測(cè)得的出口O2，得出各煤樣在各溫度下的耗氧速率，如圖所示：

可以看出，高揮發(fā)份與低揮發(fā)份煤樣之間的耗氧速率差值越大；圖 （b）則表明4，5號(hào)煤樣它們的揮發(fā)份相接近，其耗氧速率差距較小且變化趨勢(shì)相同。根據(jù)化學(xué)的能量守恒定律建立煤的放熱強(qiáng)度的計(jì)算公式可以推出，煤的揮發(fā)份越低，其放熱強(qiáng)度也越?。粨]發(fā)份降低后，放熱強(qiáng)度隨溫度上升的變化會(huì)趨于平緩。

3）煤的硫份影響

絕大部分煤礦所產(chǎn)的煤中都含有硫元素，而煤體中硫元素多以FeS2的形式存在〔1-3〕，對(duì)煤的氧化都有一定的促進(jìn)作用。

隨著溫度的升高煤樣的氧化反應(yīng)越劇烈。當(dāng)煤溫超過50℃，各煤樣的耗氧速率差距開始變大，煤樣含硫量的越高，相同溫度條件下耗氧速率越大，即氧化反應(yīng)越劇烈。

4）煤的顆粒度的影響

實(shí)驗(yàn)時(shí)先將煤樣在空氣中破碎，并篩分出粒度為0.025～0.09cm（d50≈0.06cm）、0.09～0.3cm（d50≈0.20cm）、0.3～0.5cm（d50≈0.40cm）、0.5～0.7cm（d50≈0.60cm）、0.7～1.0cm（d50≈0.88cm）5種粒度的煤樣，然后進(jìn)行不同粒度煤樣的程序升溫實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)各種粒度煤樣在不同溫度時(shí)的氧氣體積分?jǐn)?shù)，采用線性插值法，可得：煤溫分別為50℃、80℃、90℃、和110℃時(shí)，不同粒度煤樣耗氧速度和同溫度下混合煤樣實(shí)測(cè)的耗氧速度之比V0（T）/V0（T）ref與煤樣粒度和無量綱參考粒度之比d50/dref的關(guān)系為煤的粒度越大，其耗氧速度越小，也就是氧化反應(yīng)越小，越不容易發(fā)生自燃。

2.1.3預(yù)防自燃措施

根據(jù)以上對(duì)于煤場(chǎng)自燃的影響因素的分析，制定相應(yīng)的預(yù)防措施，控制燃煤在堆放過程中發(fā)生自燃。1）煤場(chǎng)堆取料主要原則是“分類存放、分區(qū)管理”，優(yōu)先取用高硫低、高揮發(fā)份煤。根據(jù)季節(jié)控制在煤場(chǎng)堆放時(shí)間。2）高硫煤、褐煤、印尼煤等煤種開辟獨(dú)立堆放區(qū)域，以便取配煤時(shí)能合理安排；原則上二、三號(hào)場(chǎng)尾部為褐煤堆放區(qū)域。3）高揮發(fā)份、高硫煤種堆放時(shí)，控制堆煤高度和寬度，不宜過高過寬。4）嚴(yán)格執(zhí)行煤場(chǎng)測(cè)溫制度，每班組負(fù)責(zé)一個(gè)煤場(chǎng)，每天對(duì)煤場(chǎng)各煤堆進(jìn)行測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)溫升變化較快煤種，優(yōu)先安排取用。5）煤場(chǎng)排水系統(tǒng)應(yīng)保持暢通，防止煤場(chǎng)嚴(yán)重積水，引發(fā)煤場(chǎng)自燃發(fā)生。

3、結(jié)束語

通過不斷探討研究，控制燃煤在煤場(chǎng)存儲(chǔ)過程中的自燃，不斷提高煤場(chǎng)的管理水平，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]華潤電力火電事業(yè)部《燃料管理包》

[2]趙雪，于喜.煤的自燃與露天煤場(chǎng)的安全運(yùn)行.中國論文網(wǎng)

[3]何啟林，王德明.煤水分含量對(duì)煤吸氧量與放熱量影響的測(cè)定.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)

作者簡介

寧向峰，華潤電力（常熟）有限公司發(fā)電部燃料運(yùn)行工程師。