浅谈产业计量在燃煤发电过程中的应用

刘志强,宋 伟（新疆计量测试研究院,乌鲁木齐 830011）

浅谈产业计量在燃煤发电过程中的应用

刘志强,宋 伟
（新疆计量测试研究院,乌鲁木齐 830011）

摘 要：本文从煤质分析、水质分析、运行参数控制、排放物监测、设备检修试验等方面分析了燃煤发电产业对计量技术服务的需求，简述了产业计量在燃煤发电过程中的应用。

关键词：燃煤发电；产业计量；计量技术

燃煤发电过程主要包括三大主机和三大系统，分别为锅炉、汽轮机、发电机和燃烧系统、汽水系统、电气系统；整个过程涉及计量工作中的热工、流量、力学、电学及化学分析等专业。根据生产工艺特点，可将燃煤发电过程分为：煤质分析、水质分析、运行参数控制、排放物动态监测、设备检修试验等环节，下文分别简述产业计量在各个环节中的应用。

1 产业计量在煤质分析中的应用

煤炭是燃煤电厂的主要原料，其种类和性质对电厂锅炉燃烧设备的结构、选型、受热面的布置以及运行的经济性和可靠性都有很大影响，煤质的好坏直接关系到锅炉的安全运行和火电厂的经济效益，因此燃煤电厂把煤质监督作为生产中的重点工作来管理。常见的煤质指标主要包括：挥发分、灰分、水分、硫分、发热量、煤灰熔融性、可磨性系数等。

1.1 煤的挥发分

挥发分是判断煤炭着火特性的首要指标，挥发分含量越高，着火越容易，燃烧速度越快。不同的电厂锅炉在设计时对挥发分的要求不同，两者要相互匹配。通过计量技术准确高效地的确定煤的挥发分非常重要。

1.2 煤的灰分

灰分过高会使火焰传播速度减慢，燃点推迟，燃烧温度下降，燃烧稳定性变差，同时容易加剧设备的磨损，缩短设备使用寿命。准确、高效测量煤的灰分也是计量工作的重要内容。

1.3 煤的水分

水分含量过高，发热量低，排烟损失大，还容易引起煤仓、管道及给煤机内黏结堵塞；但水分的存在也有一定的好处，火焰中的水蒸气不但对煤粉的悬浮燃烧是一种十分有效的催化剂，水分还可防止煤尘飞扬等。对煤中的水分进行准确的分析和计量很有必要。

1.4 煤的硫分

硫是煤中的有害杂质，燃烧后生成的氧化物一方面腐蚀设备，另一方面污染环境。电厂用煤对硫分有具体的要求，需要借助计量手段准确、高效地检测煤中的硫分。

健全顺畅高效的协调机制。充分发挥“双重领导”优势和军地桥梁纽带作用，协调军地各级建立常态化的计划协调、联席会议、联合办公、情况通报、双向走访等制度，使军队能够实时了解地方经济社会发展进程、建设规划、科技立项和技术革新等现状，也使地方能及时掌握军队需求，切实调动军地双方力量协力推进军民融合发展各项工作有效落实。

1.5 煤的发热量

煤的发热量是电厂锅炉设计时的重要技术依据。生产中的煤，发热量低于设计指标，炉内温度达不到设计水平，影响煤粉的燃点和燃尽，锅炉热效率下降；发热量过高则会导致炉膛温度高于设计水平，烧毁容易软化、熔融，形成结渣。因此，利用计量手段准确评价煤炭的发热量也非常重要。

1.6 煤灰熔融性

不同排渣形式锅炉对煤灰熔融性要求不同，参照GB/Τ9143-2008《常压固定床气化用煤技术条件》中对煤灰熔融性软化温度（SΤ）的要求：灰分（Αd）≤18.00%时，SΤ≥1150℃；其它情况下SΤ≥1250℃。对灰分熔融性进行准确的分析测试也很关键。

1.7 可磨性系数

煤的可磨性系数是燃煤电厂中煤粉制备工艺设计、设备选型、电厂内部用能评估的依据之一，同时也直接决定着磨煤设备的使用寿命。需要准确评价煤的可磨性系数，为磨煤工艺设计和设备选型提供技术依据。

2 产业计量在水质分析中的应用

电厂用水大致可以分为：原水、补给水、给水、锅炉水、排污水、凝结水、疏水、返回凝结水、冷却水等。天然水中的杂质可按粒径大小分为：悬浮物（＞10-4mm）、胶体（10-6～10-4mm）和溶解物质（＜10-6mm）。

电力生产中水质常用的主要技术指标有：（1）溶解固形物和含盐量；（2）悬浮物与浊度；（3）碱度和酸度；（4）硬 度；（5）电导率；（6）有机物含量等。下表1是常见的水质分析项目，各个项目的分析离不开计量技术的支持。

表1 天然水的一般分析项目

3 产业计量在运行参数控制方面的应用

燃煤电厂在生产过程中运行参数达数万个，涉及温度、压力、给煤量、送风量、含氧量、液位、转速、频率、发电功率、有害物含量、水杂质含量等等。其中，最常见的监控参数见下表2，“工况”以新疆某电厂实际运行中的状态为例。

表2 常见运行参数

电厂的生产运行是个动态平衡过程，相关运行参数在规定范围内动态变化，要保持生产的正常进行，就要对相关运行参数进行实时、动态、在线监测和控制。在这一过程中，计量检测技术的有效支持是整个系统的基础，离开精确、高效、实时的计量检测，生产过程中的动态平衡就无法持续保持。整个过程主要涉及热工、电学、化学分析、流量、力学等计量专业。

4 产业计量在排放物动态监测方面的应用

国家环保部门对燃煤电厂大气污染物排放有严格的限制，依据国家标准GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，“一般地区”燃煤电厂要达到表3的要求。

在脱硫、脱硝、除尘过程中，需要对相关污染物的含量进行实时、准确的监测，及时调整生产工艺，满足国家对有害物质排放的相关要求。整个排放物动态监测过程离不开计量技术的支持。

5 产业计量在设备检修试验中的应用

为及时准确的掌握设备运行状态，防止设备运行故障的发生，在燃煤电厂运行过程中要对相关设备、系统定期进行检修试验，按试验项目的性质又分为常规试验检验项目和特殊试验检验项目，主

表3 一般地区燃煤发电锅炉大气污染物排放浓度限制

要有：

（1）锅炉项目；

（2）汽机项目；

（3）环保、化学项目；

（4）金属项目；

（5）热工项目；

（6）电气项目；

（7）综合项目等。在各检修项目试验过程中离不开计量测试技术的支持。

6 结语

计量技术服务在煤电产业发展过程具有不可替代的技术支持作用。作为计量工作的一个重要方面，产业计量更加深入到企业生产过程中，融入产业发展，提供全产业链的计量技术服务。通过上述分析可知，产业计量在切入燃煤发电产业过程中，可以从以下几方面开展技术服务工作：

（1）在煤质分析中的应用；

（2）在水质分析中的应用；

（3）在运行参数控制方面的应用；

（4）在排放物动态监测方面的应用；

（5）在设备检修试验中的应用。最终通过有效的计量技术服务工作，为燃煤发电产业健康、有序发展提供技术支持。

作者简介：刘志强（1983-），男，河南人，助理工程师，主要从事电学计量测试研究。

基金项目：2013年乌鲁木齐市科技项目《乌鲁木齐高电压综合性能实验室》（H131023007）