淺談煤質對電廠鍋爐運行及經濟性的影響

沙占軍

（銀川能源學院，銀川 750004）

煤質和煤炭指標能夠對電廠鍋爐的運行造成很大的影響，如煤炭的揮發性、水分、灰分、發熱量等，它們都會在熱量吸收、燃燒質量與燃燒時間等方面產生變化。所以，人們需要明確煤質與電廠鍋爐運行之間的內在聯系，進一步實現對煤炭的有效運用，從而保障電廠鍋爐的正常運行，提升其運行的經濟性。

1 煤質以及煤炭指標對于鍋爐的影響因素

煤炭燃燒過程大致可以分為四個階段，分別是水分蒸發階段、揮發物洗出階段、焦炭燃燒階段以及最后的燃盡階段。煤炭在經歷這四個階段后，就能夠完成熱量揮發的任務。在這四個階段，所參考的煤炭指標相對較多。

在水分蒸發階段，一般來說溫度達到105℃時水分基本會完全揮發，所以人們需要考慮的煤炭指標有水分和揮發性。煤炭揮發分的值變化不能夠太大，通常揮發分的含量越高，著火會越容易。鍋爐對于揮發分也有一定的要求，人們需要綜合考慮鍋爐設計，選擇高揮發分或者低揮發分的煤。如果不能恰當選取煤質，就會造成噴燃器燒壞或熄火事故等，從而影響鍋爐的安全運行。水分也是煤炭燃燒過程中需要考慮的重要因素。對于鍋爐運行而言，水分相當于有害物質，因為水分會吸收鍋爐的熱量，影響鍋爐運行的經濟性以及安全性。

其余階段則需要充分考慮煤炭的灰分、發熱量、灰熔點以及硫分。灰分含量的多少，會影響鍋爐中火焰的傳播速度，推遲著火的時間，會使鍋爐的整體溫度下降。灰熔點是指煤炭在一定溫度下主要呈現出液體狀態或軟化狀態等。煤炭灰熔點的控制沒有太大的可操作空間。

對于鍋爐運行而言，煤的硫分是影響其經濟性以及環境生態的重要因素。硫是一種有害物質，整體上對于鍋爐運行和鍋爐燃燒效果并沒有較大的影響。但是，過高含量的硫在燃燒過程中會對鍋爐設備造成嚴重的腐蝕，并且污染環境，給周圍生態造成嚴重的破壞。因此，電廠通常要控制煤的硫分，避免鍋爐被腐蝕。一般情況下，煤的硫分控制在不高于2.5%，從而有效保護鍋爐與生態環境。

2 電廠鍋爐在燃煤過程中的運行現狀

在鍋爐運行過程中，發電企業需要明確煤炭燃燒的現狀，對鍋爐運行進行監測與分析，從而合理選擇煤炭種類。目前，在發電企業鍋爐運行的過程中，人們需要對爐膛的結渣以及碳氧化物的排放角度進行分析，分析燃煤的基本種類與特性等。在觀察爐膛結渣的過程中，人們通常需要明確鍋爐爐膛設計參數，其主要有爐膛容積熱負荷參數、爐膛的基礎火焰高度、爐膛斷面的熱負荷參數等[1]。

以爐膛容積為例，一般而言，如果爐膛的基本容積較小，煤炭在鍋爐內的燃燒時間會相對縮短，在較短的時間內進行燃燒會造成煤炭燃燒的不完全。加之水冷壁的面積較小，很容易產生結渣現象，影響鍋爐的煤炭燃燒。煤炭在燃燒后會生成較高濃度的氮，氮在高溫下與氧氣反應會生成氮氧化物，如NO、NO2等。大量氮氧化物的排放，會造成空氣污染、環境破壞。目前，電力企業通常將氮氧化物的排放作為重要的考核內容，以期實現氮氧化物的有效控制與處理，在提升經濟效益的同時，提高社會效益和生態效益。

3 加強煤質控制以提升鍋爐運行經濟性的重要措施

3.1 明確煤質影響其經濟性的關鍵因素

在經濟性提升的過程中，主要秉持的原則就是提升煤炭的性價比，盡可能降低成本、延長其燃燒質量、燃燒溫度與燃燒時間，從而達到電力企業經濟效益提升的根本目的。

煤炭在燃燒過程中，必須具備三個條件，即溫度、空氣以及時間，通常而言，溫度條件盡量越高越好，往往溫度越高煤炭產生化學反應速度就越快，從而使得煤炭的燃燒速度能實現進一步的提升，增強燃燒效率，這里推薦的層燃爐溫度大約控制在1 100℃～3 000℃。

氧氣是煤炭充分燃燒的基礎，加強煤炭與氧氣的摩擦與接觸，加強空氣對煤炭表面的沖刷，可以提高煤炭的燃燒速度。煤炭燃燒會產生一氧化碳以及二氧化碳，一氧化碳在充分與氧結合后，會再次燃燒，形成二氧化碳。所以，從整體上觀察煤炭，其外表會覆蓋兩層氣體，即一氧化碳及二氧化碳，這兩層氣體為煤炭覆蓋了一層薄膜。為了讓煤炭充分與氧氣接觸，人們需要增大送風力度，使得這層薄膜被吹開，提高其燃燒速度，實現氣體的有效攪動以及化學反應的充分作用。這也能夠在一定程度上增強其燃燒效果，提高燃燒的實際溫度，提升煤炭燃燒的經濟性。

另外，人們還要考慮燃燒時間。如果煤炭缺少燃燒時間，不能夠充分燃燒，就會產生爐渣。所以，在鍋爐運行過程中，人們要確保煤炭在爐膛有充足的燃燒時間，從而提升燃燒效率[2]。

在鍋爐運行過程中，電廠需要選取成分較好的煤料，注重氧氣含量的控制，盡可能地擴大煤炭與氧氣的接觸面積，保證燃燒區具有充足的空氣，優化燃燒狀況，加強送風力度，及時進行送風與增風工作，而燃燒的準備區與燃盡區則不需要較多的空氣。這樣才能進一步實現煤炭燃燒的控制，提升鍋爐運行的經濟性。

3.2 選擇經濟性較高的煤炭種類

煤的發熱量是鍋爐運行的重要指標，不恰當的發熱量會造成鍋爐崩壞或是鍋爐熄火[3]。另外，人們需要選擇揮發分含量恰當的煤炭，如果揮發分含量較大，其中固定的碳成分會相對較少，這樣就增大了反應的表面積，使得燃燒的反應速度加快。但是，揮發分含量降低，會造成著火困難，使得爐膛輻射受熱面吸收的整體熱量相對減少，會在一定程度上增大排煙損失，不利于鍋爐的穩定燃燒。所以，針對目前的煤質問題，如灰分較多、顆粒不均、雜質角度、發熱值較低、引燃較難、含水量不穩定以及爐渣含碳量較高等，人們要加強對煤質不同含量特性的控制。

以鏈條爐排為例，揮發分其推薦的標準是15%以上，而灰分則應該控制在10%～30%，直徑較小的煤粉也應該控制在50%以下，灰熔點不能夠高于250℃，其顆粒大小應該相對適中。此外，要在一定程度上降低煤中的雜質，因為雜質會吸收燃燒的熱量，阻礙煤與氧氣發生化學反應，影響鍋爐燃燒運行的基本效率，為工作人員增加了工作量。人們要重視除渣、除灰等工作環節，減少安全隱患，保障鍋爐的正常運行。人們只有從根本上明確鍋爐的設計標準與基本使用方式，才能有針對性地規范煤種的特性要求，制定相應的煤種指標，促進煤質的有效控制，保障鍋爐的持續與穩定燃燒[4]。

4 結語

目前，鍋爐在運行過程中還存在較多的不足，人們要明確煤以及煤炭成分對鍋爐經濟性的影響，明確煤質經濟性的影響因素，選擇經濟性較高的煤種，對煤質進行有效控制與優化，實現煤炭指標應用的標準化。這樣可以保障鍋爐的有序運行，提升煤炭燃燒質量與燃燒效率，保證供電質量，提高電力企業的經濟效益。

1 程 琛.探究煤質對電廠鍋爐運行及經濟性的影響[J].中國科技投資，2016，（27）：136.

2 何 天.煤質對電廠鍋爐運行及經濟性的影響研究[J].技術與市場，2016，23（9）：234-235.

3 劉德文.煤質對電廠鍋爐運行及經濟性的影響研究[J].中國高新技術企業（中旬刊），2016，（1）：73-74.

4 李慧君，王曉峰，張勇勝，等.基于鍋爐排煙成分的入爐煤質監測模型[J].熱力發電，2016，45（5）：74-78.