吳海波

摘 要： 通過解析煤在鍋爐中的燃燒過程及特點(diǎn)，結(jié)合電廠的實(shí)際情況從煤中所含水分、揮發(fā)分、灰分、硫分、煤粉的細(xì)度、發(fā)熱量等六個(gè)方面著重分析了煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒的影響，以實(shí)現(xiàn)供熱鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 煤質(zhì)變化；燃燒；影響

中圖分類號： TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號： 16723198（2013）06016202

0 引言

目前，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對能源需求旺盛，國家對煤礦業(yè)的整頓力度逐步加大等諸多原因?qū)е旅禾抗?yīng)緊張，煤炭質(zhì)量出現(xiàn)了很大的變化，品質(zhì)高低不等，使得鍋爐燃用煤質(zhì)難以得到保證。在鍋爐運(yùn)行實(shí)踐中，煤質(zhì)變化所引起的燃燒器結(jié)焦、水冷壁結(jié)焦、鍋爐受熱面超溫等一系列問題，給鍋爐運(yùn)行帶來了安全隱患，也直接影響著鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，研究煤質(zhì)對鍋爐燃燒系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響，采取控制調(diào)整措施，能夠提高鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 電廠燃用煤質(zhì)特性分析

燃煤電廠燃燒的煤炭是經(jīng)過磨制過后的煤粉，主要由揮發(fā)分、固定碳、水分以及灰分等成分組成。因此，在分析煤的常規(guī)特性對鍋爐運(yùn)行的影響時(shí)，主要從其工業(yè)分析成分及其他有效顯著影響的特性進(jìn)行分析。大唐長春第二熱電廠200MW燃煤鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，型號為HG-670/140-YM9，鍋爐采用自然循環(huán)單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉運(yùn)行模式，運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。

2 煤質(zhì)特性指標(biāo)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響

2.1 水分的影響

燃煤所含的水分是惰性物質(zhì)，它的存在會(huì)使煤中的可燃質(zhì)含量相對減少，降低發(fā)熱量，影響運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，也增加了廠用電率和給煤系統(tǒng)堵塞的機(jī)率，影響正常供煤。此外，煤中水分所帶來的排煙量增加，將增加引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，減短其使用壽命。一般來講，當(dāng)煤中水分大于8%時(shí)，就會(huì)給制煤系統(tǒng)帶來一定麻煩；如果水分超過12%-17%，則會(huì)嚴(yán)重威脅運(yùn)行的安全可靠性。另外，煤中水分也會(huì)浪費(fèi)消耗掉運(yùn)輸能力，降低煤炭的性價(jià)比。因此，煤中的水分含量過高，對煤粉的著火、充分燃燒都不利。

2.2 揮發(fā)分的影響

揮發(fā)分是煤在加熱過程中分析出來的一些可燃性氣體，其著火溫度低，是固體燃料的重要成分特性，對燃料的著火和燃燒有很大影響。煤中揮發(fā)分含量大小是評定其燃燒性能的重要指標(biāo)，也是發(fā)電廠用煤的重要煤質(zhì)指標(biāo)。揮發(fā)分著火點(diǎn)低，能在較低溫度下析出和燃燒，并且釋放大量的熱量。一方面，這些熱量被焦炭粒吸收后，溫度迅速提高，為煤粉的燃燒提供了有利條件。另一方面，由于化學(xué)反應(yīng)，揮發(fā)分的析出使煤粉顆粒具有孔隙性，增大了與助燃空氣的接觸面積，這有利于提高焦炭的燃燒速度。因而，揮發(fā)分的高低對煤的著火和燃燒有較大影響。揮發(fā)分高的煤粉燃點(diǎn)溫度約在800℃左右，揮發(fā)分低的煤粉燃點(diǎn)溫度可能達(dá)到1100℃以上。揮發(fā)分含量越高，煤中難燃的固定碳含量越少，煤粉越易著火、燃盡，燃燒也越穩(wěn)定。揮發(fā)分含量降低時(shí)，煤粉氣流著火溫度顯著提高，著火熱隨之增大，著火困難，燃燒不穩(wěn)定，化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒熱損失增加，排煙損失增大，嚴(yán)重時(shí)可能引起爐膛滅火。一般來說，火力發(fā)電廠用煤，要求燃煤揮發(fā)分不低于18%。

2.3 灰分的影響

煤中灰分是有害成分，在燃燒過程中不但不會(huì)發(fā)出熱量，而且還要吸收熱量，損失大量的物理顯熱。灰分對鍋爐燃燒的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）影響著火、燃燒過程?；曳趾吭黾樱瑫?huì)使煤粒表面形成灰分外殼，阻礙碳與氧氣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成燃燒不盡，降低熱能的利用，增加機(jī)械不完全燃燒熱損失，造成燃燒不良。同時(shí)，爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物高。

（2）影響安全運(yùn)行。從運(yùn)行的安全角度來看，隨著燃煤含灰分的增多，鍋爐設(shè)備運(yùn)行壽命縮短，經(jīng)濟(jì)性降低。從具體成分?jǐn)?shù)據(jù)的角度來看，當(dāng)煤的折算灰分大于15%時(shí)，會(huì)造成輸煤、制粉、引風(fēng)、除塵等設(shè)備的磨損，增加鍋爐設(shè)備的漏風(fēng)、堵灰等事故的發(fā)生率，帶來安全隱患。因此，從燃燒穩(wěn)定和運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)的角度來考慮，固態(tài)排渣爐燃用的灰分不宜超過40%。

（3）環(huán)境污染嚴(yán)重?；曳质窃斐蓧木澄廴镜母础６嗷颐旱娜加脮?huì)使得電廠排放的粉塵、灰渣也隨之急劇增加，嚴(yán)重污染環(huán)境。

2.4 硫分的影響

硫分是一種極其有害的雜質(zhì)，對焦化、氣化和燃燒都會(huì)帶來極為不利的影響。如果煤粉的含硫量過高，在化學(xué)反應(yīng)的作用下，硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，會(huì)腐蝕鍋爐高、低溫受熱面，導(dǎo)致堵灰和煙道堵塞問題的發(fā)生。同時(shí)，隨著含硫量的增加，會(huì)加劇煤的氧化自燃的傾向，因而，高硫分煤不宜在倉內(nèi)久存。另外，可燃硫在燃燒過程中被氧化產(chǎn)生SO2隨煙氣逸出煙囪，加大了對周圍環(huán)境的污染。

2.5 煤粉細(xì)度的影響

煤粉的細(xì)度對鍋爐的燃燒有很大影響。煤粉細(xì)度，它象征煤粉中各種大小粒度的質(zhì)量百分率，能很好的反映煤粉的均勻特性，是監(jiān)督制粉系統(tǒng)運(yùn)行工況的重要煤質(zhì)指標(biāo)。從燃燒的觀點(diǎn)來看，煤粉越細(xì)燃燒越完全，未燃盡的熱損失就越少，同時(shí)也有利于減少鍋爐的結(jié)渣。但是，煤粉過細(xì)，爐膛出口溫度將升高，增加了磨煤機(jī)使用時(shí)間，電能消耗也就越大。相反，煤粉過粗時(shí)，煤塊在鍋爐內(nèi)停留時(shí)間過短，煤炭中的焦碳沒有完全燃燼，增加了鍋爐爐渣的物理熱損失；另外，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，融化比例高，沖刷水冷壁后容易引起結(jié)渣。因此，應(yīng)根據(jù)不同煤種的特性，將對煤粉細(xì)度的要求與制粉系統(tǒng)費(fèi)用二者進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后來確定最合理的煤粉細(xì)度，以達(dá)到鍋爐的最佳經(jīng)濟(jì)燃燒系統(tǒng)。

2.6 發(fā)熱量的影響

煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量，由煤中固定碳含量來決定，是煤炭作為燃料利用的一個(gè)重要的煤質(zhì)特性指標(biāo)，也是反映煤質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。煤作為動(dòng)力燃料，其發(fā)熱量越高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大。煤的發(fā)熱量降低，則同樣的鍋爐負(fù)荷的情況下，實(shí)際燃料量增大，引起爐膛出口溫度升高，而爐膛內(nèi)單位輻射吸熱卻降低。同時(shí)，輸送煤粉所需的一次風(fēng)量也相應(yīng)增加，導(dǎo)致煤粉細(xì)度相對變粗。當(dāng)煤的發(fā)熱量下降到一定程度時(shí)，會(huì)使煤粉氣流的著火延遲，燃燒穩(wěn)定性變差，影響煤粉的燃盡，而且可能導(dǎo)致鍋爐滅火等嚴(yán)重事故的發(fā)生。

3 結(jié)語

近來年，由電煤供應(yīng)緊張、煤質(zhì)多變而引發(fā)的鍋爐燃燒問題日益嚴(yán)峻，各發(fā)電企業(yè)應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的措施，降低煤質(zhì)變化給鍋爐燃燒帶來的不利影響，確保鍋爐設(shè)備的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。首先，應(yīng)加強(qiáng)混煤或配煤工作。要降低煤質(zhì)變化對鍋爐不良影響，盡量選擇與設(shè)計(jì)煤質(zhì)相近的燃煤，控制混煤的質(zhì)量，提高劣質(zhì)煤的利用率。其次，應(yīng)加強(qiáng)煤質(zhì)管理。鍋爐運(yùn)行人員要準(zhǔn)確掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況，清晰入爐煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，如揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰分等相關(guān)數(shù)據(jù)，以便及時(shí)調(diào)整并確保各參數(shù)在正常范圍內(nèi)運(yùn)行。煤粉濃度是鍋爐煤粉燃燒最為密切的控制參數(shù)，通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定鍋爐一、二次風(fēng)的配風(fēng)方式，根據(jù)煤質(zhì)情況調(diào)整控制一次風(fēng)速在合理的范圍，從而有利于煤粉燃燒。加大鍋爐運(yùn)行人員的現(xiàn)場巡檢力度，著重檢查爐內(nèi)煤粉燃燒情況，及時(shí)掌握是否存在結(jié)渣或燃燒不穩(wěn)現(xiàn)象。最后，加強(qiáng)設(shè)備檢修管理。加強(qiáng)與鍋爐燃燒有關(guān)設(shè)備的檢查維護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)缺陷時(shí)及時(shí)消除，保證設(shè)備工作正常。

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