煤質變化對鍋爐運行燃燒影響及應對措施

一、煤炭的燃燒過程

煤從進入爐膛到燃燒完畢，一般經歷四個階段：一是水分蒸發階段，當溫度達到105℃左右時，水分全部被蒸發；二是揮發分著火階段，煤不斷吸收熱量，溫度繼續上升，揮發分隨之析出，當溫度達到著火點時，揮發分開始燃燒，揮發分燃燒速度快，一般只占煤整個燃燒時間的1／10左右；三是焦炭燃燒階段，煤中的揮發分著火燃燒后，余下的炭和灰組成的固體物便是焦炭，此時焦炭溫度上升很快，固體炭劇烈燃燒，放出大量的熱量，煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段；四是燃燼階段，這個階段使灰渣中的焦炭盡量燒完，以降低不完全燃燒熱損失，提高效率。

良好燃燒必須具備三個條件：一是溫度。溫度越高，化學反應速度快，燃燒就愈徹底。層燃爐溫度通常在1100～1300℃。二是空氣。空氣沖刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。三是時間。要使煤在爐膛內有足夠的燃燒時間。

炭燃燒時在其周圍包上一層灰殼，炭燃燒形成的一氧化碳和二氧化碳往往透過灰殼向外四周擴散，其中一氧化碳遇到氧后又繼續燃燒形成二氧化碳。也就是說，炭粒燃燒時，灰殼外包圍著一氧化碳和二氧化碳兩層氣體，空氣中的氧必須穿過外殼才能與炭接觸。因此，加大送風，增加空氣沖刷炭粒的速度，就容易把外包層的氣體帶走；同時加強機械撥動，就可破壞灰殼，促使氧氣與炭直接接觸，加快燃燒速度。

二、鏈條爐排的燃燒特點

鏈條爐排著火條件較差，主要依靠爐膛火焰和爐拱的輻射熱。煤的上面先著火，然后逐步向下燃燒，在爐排上就出現了明顯的分層區域，共分五個區。燃料在新燃燒區①中預熱干燥，在爐排上占有相當長的區域。在區域②中燃料釋放出揮發成分，并著火燃燒。燃燒進行得很激烈，來自爐排下部空氣中的氧氣在氧化區③中迅速耗盡，燃燒產物CO2和水蒸氣上升到還原區④后，立即被熾熱的焦碳所還原。最后在鏈條爐排尾部形成灰渣區⑤。

在燃燒準備區①和燃燼區⑤都不需要很多空氣，而在燃燒區②、③必須保證有足夠的空氣，否則會出現空氣在中部不足，而在爐膛前后過剩的現象。為改善以上燃燒狀況，常常采用以下三個措施：合理布置爐拱、采取分段送風、增加二次風。

三、鏈條爐排對煤種的要求

鏈條爐排對煤種有一定的選擇性，以揮發分15%以上，灰熔點高于1250℃以上的弱黏結、粒度適中，熱值在18800～21000kJ／kg以上的煙煤最為適宜。

煤中含有灰分應控制在10%～30%。粉煤（0～6mm）應不超過50%～55%，0～3mm的煤粉不超過30%，塊煤尺寸不超過40mm。

煤質存在的問題有：一是煤炭灰分較多，二是煤炭顆粒不均，三是煤炭中含有大量的雜質，四是煤炭的發熱值較低，五是燃燒時不易引燃著火，六是煤炭中水分含量不定，七是煤炭不好燒，爐渣含碳量高。

一般情況下，鍋爐最好使用設計煤種或與設計煤種接近的煤種，以確保燃燒穩定。

四、煤質對鍋爐及其輔助設備運行的影響

第一，煤質較差時，鍋爐點火和運行調節困難，難以燃燒，容易滅火，嚴重影響了鍋爐出口溫度達標。

第二，爐膛容易結焦，對流管束、省煤器、空氣預熱器等受熱面處磨損嚴重，且容易積灰，鍋爐送風阻力增大，影響鍋爐熱效率。

第三，煤塊較大時容易卡住分層給煤器和爐排，影響了煤炭的穩定燃燒和鍋爐的安全平穩運行。

第四，煤質不好時，鍋爐耗煤量相對增加，爐渣的含碳量也增大，輸煤、除渣系統運行負荷大大增加，輸煤機、除渣機、抓渣行吊等設備故障增多，煤炭拉運和爐渣拉運成本加大。

第五，灰分大的煤燃燒后，不僅影響了除塵器的除塵效果，而且增加了除灰、排灰系統的運行負荷，容易出現運行故障，對工作環境和外部環保都造成了不良影響。

第六，煤質含硫量大時，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運行。

五、建議采取的應對措施

第一，加強司爐工的技術操作水平，使司爐人員及時掌握入爐煤的煤質分析情況，特別是煤的發熱量、揮發分、灰分、顆粒度大小等，以便針對不同煤質進行相應的燃燒調整。

第二，加強各煤種的混燒、摻燒和配煤技術工作。通過不斷進行燃燒調整試驗，探索出不同煤種燃燒時，鍋爐的煤層厚度、爐排運行速度、鼓引風量、各風室的配風等運行參數，并在此基礎上試驗摸索不同煤種的混燒、摻燒和配煤技術，以提高各種煤質，特別是劣質煤的利用率，降低供熱運行成本。

第三，加強對鍋爐的燃燒調節工作。保證煤與空氣量要相配合適，并且要充分混合接觸，爐膛應盡量保持高溫，以利于燃燒，調整鍋爐負荷按規定操作，監視爐膛負壓、排煙溫度、氧氣、二氧化碳等含量，使鍋爐運行參數保持到最佳數值。由煤炭顆粒度不均勻、爐排不平整等原因引起的燃燒不完全、燃燒不均，操作者要對爐排上的火口或黑帶進行人工撥火。

（作者單位：黑龍江省牡丹江市佳日熱電廠）