基于燃料的电厂燃煤品质分析
史海林
（华北电力大学动力工程系，河北保定071003）
潜力具有极大的重要性和必要性.本文分绍了燃料的参考环境和定叉，探讨了几类有关燃料分 搜要：根据第二定律分析燃料的对提高发电厂能源利用效率以及各终端耗能系统的节能新及计算的典型研究和假设条件下的燃料计算模型.以我国发电煤种煤质特性数据为基础进行实例分析，比较不同方法下的燃料和燃质系数，得出适合我国煤炭的燃料计算模型.最后，论 述了煤炭清洁利用的儿种典型方式和技术.
关键调：第二定律分析：燃料火用：煤炭：燃质系数
中图分类号：TK08文献标志码：B文章编号：1009-3230（2010）08-0005-04
Analysis of Coal-fired Power Plant Based on FuelFire
SHI Hai-lin
(Power Engineering North China Electric Power University Baoding 071003 China)
Abstract: According to the second law analysis of power plant fuel the fire on the improvingeffcieney of energy use and the teminal system of eneng-saving potential of cneny of gest importance and necessity. This article describes the environment and fuel the fire of referencedefined snd discusses the types of analysis and calculation of the typical fuel research and fuel thefire under the assumption of calculation model. Coal quality characteristic of my generation data as the basis for case analysis paring diferent methods of fel and ful under tranfer coefcient et theChina’3 coal derived fuel for the fire calculation model. Finally discusses the use of typical coalcleaning methods and techniques.
Key words;: Second law analysis; Fuel fire; Coal; Fuel transer coeficient
（烟）分析具有多种优势.分析能够探求热力和 化学过程不完善的原因，以及定量分析这种不完善程度的大小.分析比较了不同热力因素的重要性程度，以及确定最有效改善过程的方法，增强了人们对热力现象影响过程效率的理解.
0前言
体地位.2008年三大化石能源消费总量达18.54 基于我国国情，煤炭一直占据能源供应的主亿吨（油当量），其中煤炭消费达14.133亿吨，在化石能源总消费中比例高达76.2%（BP，2009）.其中，大约三分之一的煤炭用于发电.煤炭在电厂和终端耗能系统中的低效利用导致其源利用效 率低下，并造成严重的环境污染排放问题.
本文在查阅相关文献的基础上，介绍了微料短的参考环境和定文，回顾了几类有关燃料烟分析及计算的典型研究和假设条件下的燃料规计算 模型.以我国发电煤种煤质特性数据为基础进行实例分析，比较不同方法下的燃料烟和燃质系数，得出适合我国煤炭的燃料烟计算模型.最后，论述了煤炭清洁利用的儿种典型方式和技术.
是从热力学第二定律角度出发的概念，代表着系统达到与环境热力学平衡状态时所能做出的最大功.与传统的第一定律分析相比，第二定律
1燃料的计算
1.1参考环境
物质的火用是和环境密切相关的.在物质化
1.2燃料火用的定义
1.3煤炭的火用分析
学烟的计算中，营见的有两种参考环境.一类是Ahrendt's模型（模型I），该参考环境处于热力 学平衡状态，处于环境中的组分化学烟均为零，但环境的成分和参数与自然环境相差很大.的自然环境，该环境不处于热力学平衡状态”. 另外一类是Szargut’s模型（模型Ⅱl），标准工况下
在物质化学火用的计算过程中，参考物的类别并不影响内部端损，但很大程度上影响着外部用损，从面影响热力学完善程度和火用效率值. 因此，大部分物质化学拥的研究中尤其涉及到计算内容，均采用模型Ⅱ--温度为298.15K，压力位101.325KPa的标准环境.本文也将采用参考环境模型IⅡ.
热力学系统火用包含物理烟、化学烟、动能烟和势能端四个部分.对于标准环境下燃料而言，物理烟、动能规和势能烟可以忽略.因此，燃料火 用值可以用其化学火用代替.
热值是一个与燃料火用紧密联系的概念，包含高位热值和低位热值两部分.我国及俄罗斯在燃料火用的相关研究及应用中常采用低位热值， 面西方国家更倾向于高位热值.很多学者通过研究燃料的高位热值和低位热值，经过一些很设和变化得出燃料规的计算模型，下文将详细闸述.
Rart是较早研究燃料化学烟的学者，上世纪
60年代左右从有机均匀燃料开始研究，认为固体燃料由C、S和自由H混合构成，认为其燃烧热等 于烯值，并由此建立了硬煤和无烟煤的化学烟关系式.Szagua等人以煤炭收到基为准，引l人低位除Suargut等人提出公式的残余组分的规值，采用 热值建立了煤炭化学烟的计算等式，Zakharov消低位热值估计了无烟煤、褐煤等几种典型煤种的燃料烟.Frntzscher和Schmidt认为煤炭的与其组成元素的加权和，没有考虑氢键以外化学键 生成时的填变，引人无量纲数，建立适合一切煤种的火用估算式”.V.S.Sepanov根据计算出的燃煤各组分的比化学能和化学，在Shieh和Fan用的计算式”. 的研究基础上，建立了任一燃料的化学能和化学火
面与Szargut同时代的美国学者Chamarian和算模型（.AlokStrivastaa对世界典型煤种进 Cambel在假定条件下推导出适合任一煤种的计行实例分析，证明了Ghamarian等人的观点，并且得出煤炭化学烟总是大于其高位热值这一结论.SelcukBilgen给出了基于空气干燥基的煤炭燃 料烟计算式，但其计算过程非常复杂.
在寂态、燃料结构稳定、燃烧后元素形成稳定化合物的很设条件下，燃料烟可近似为其化学.图1给出了该假设条件下Rart、Zakharowix） Ghamarian和Cambel的煤炭的燃料烟计算式.
名称 套1 作者 年份 煤疾然料烟的信算式 媒炭的燃料拥计算公式 备注方涉1 Rart 1961 对无烟和相蛋：= 一煤关的始料样对于硬媒和无烟强：a=[1.009 100-(4′V) 一收到基的氧含量； 一收到基的水含量：方2 Zabe 1970 妈煤和无媒： A一收到基的灰分含量：=0.78 0.2670F 0.103W 100-(A'V) 然料的低位热值对于[0}（C]≤0.5_=40.35206[C] 105.30292[] -方甚3 Cnel Ghaswin 1982 84. 17053[ 0] 32. 6579[N] 513.159[$] 对0.5<[0]/[c]≤1 [C]、[H]、[0]、[x]、[S]分别为 C.H.O.N及S的率尔分数 41 41299[C] 106. 96818[] -171. 1451[0] 20. 59097[ N] 513. 159[s] 我国发电种媒质分析（ 序号 煤种 工业分析（%） 元累分析（%）N A v c 0 N. M/g水安无爆煤 9 47 27.1 5.32 51.36 1.04 2.3 0.49 1.21 20.412 晋城无烁煤 11.07 16.7 6.82 66.3 2.13 2.71 0.82 0.3 24.963 松要无烘媒 9 43 17 11.8 65.47 3.18 2.31 1.1 1.9213 伊福媒 40.4 8.65 47.3 35.7 2.48 12.29 0.33 0.15 12.1914 显林河揭煤 30.45 21.1 18.4 31.64 2.22 13.4 0.56 0.59 12.0715 46.82 1.7 53.7 25.82 1.85 9.84 0.75 2.22 1°6 与高位热值的比： 2 实例分析 以我国发电行业典型煤种为基础数据，数据如表2.煤质分析包括工业分析和元素分析两烟更为准确[-]. 类，相对面言，采用元素分析探讨煤质热值和燃料 (1) 燃质系数可能大于1，也可能小于1.燃质系数大于1意味着燃料可做的最大功大于其高位热值.这对于发电厂设计媒种和更好煤种有重要的参考价值.图2是三种方法下计算的水安无烟煤、晋城无烟煤、松藻无烟媒、伊敏褐煤、霍林河褐煤和风鸣村褐煤的燃质系数. 图1显示了按照方法1、2和3计算的永安无烟煤、晋城无烟煤、松藻无烟煤、伊敏褐煤、霍林河褐煤和风鸣村褐煤各自的然料拥值. 图1不网方去下各架种的增料烟 围2不同方法下各蛋种的端质系数 从图1中可以看出，方法3的计算值几乎都大于其它两种方法的计算值.这是因为方法1和方法2的估算式忽略了部分有机成分的值.因值.因此，在考察燃爆电厂第二定律效率时，采用 此，相对来说，方法3计算值更接近煤炭的实际烟方法3分析燃料的最大做功能力，将更加准确. 图2则告诉我们，燃料烟值大的煤种并不一定具有最大的燃质系数，换句话说，高位热值越小的煤种，节能潜力不一定最小.因此，发电厂在选择媒种时，更应该考虑煤质系数，以追求更高的能源利用效率. 3煤炭的清洁利用 此外，定义燃质系数为单位重量燃料的值 火力发电厂是煤炭消耗大户，因此煤炭在火 4结论与展望 万方数据 力发电厂的清洁利用是区域节能减排的重要组成内容之一.从煤炭利用的流程来说： 法，使原煤脱灰、脱碗，把原煤加工成一定品种的 （1）煤炭加工.煤炭加工是主要应用物理方煤炭产品，包括选煤、型煤、水煤浆等.原煤经过加工后，可显著提高燃烧效率，减少烟尘及SO的排放.因此，煤炭加工不仅是合理用煤的前提，也是提高燃煤效率，减少污染物排放的有效途径. 用于燃烧，因此高效、洁净燃烧是洁净煤技术的核 （2）高效洁净燃烧.我国绝大部分的煤直接心.高效、洁净燃烧包括高效洁净燃烧器、煤气化燃烧、循环流化床燃烧、加压流化床燃烧等先进技术. （3）污染控制.主要包括烟气净化（除灰、脱（煤层气开发），煤研石、电厂粉煤灰和其他排出 硫脱确），二氧化碳国收的发电系统：瓦新抽出物、煤泥水和矿井水的综合利用等. 以煤气化为核心的多联产能源系统是可持续发展的能源系统，技术上有良好继承性和可行性，同时也具有良好经济效益和环保性能，也是实现未来二氧化碳减排的重要途径之一，是综合解决我国能源挑战的重要方案. 通过研究得出，热值高的燃料并不一定具有最高的能源利用效率.煤炭利用的节能潜力与其燃质系数密切相关. 欢迎订阅 应用能源技术 在我国举国开展节能减排工作的大背景下，第二定律分析研究煤炭的燃料火用计算及其燃质系数，对提高电厂及终端耗能系统的能源利用效 率，降低能源消费及能源成本，探讨节能潜力，提高能源利用效率和实际经济效益，降低发电厂排放的温室气体和各种环境污染物，具有极大的重要性和必要性. 参考文献 [1 Seluk Bilg Kamil Ky. The caleulaiee of the chemical egm of col bed frels by uring theligher heating al [J}. Aplied Eaeny 2008 85(8);776 -785.[2] Jan Suargt. Chenical esergies of elemerbs [J]. Ap- plied Energy 1989 32(4) :269 286.[3] Sepanow V S. Chenical eengies and agies of fuels[J]. Enengy 1995 20 (3) :235 242.[4] Ahmad Ghamarisn Ali B. Cambel. Eargy malysis of Iinsis No.6 ool [J]. Enengy 1982 7(6) :483 -488.[5] Alok Srivastasa. Second lv ( esergy ) analysis of vari-s ype f cl [J].E Coin 1988 28[6]中国电力百科全书（文力发电卷）[M].北京：中国 (2):117 - 121.电力出版社，2001.[7]宋之平，正加现，节能原理[M].北京：水力电力出版社 1985.
