煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒的影響及應(yīng)對措施分析

夏廣勝

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，對能源需求量不斷增加。煤炭作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中最常用到的能源，在電廠生產(chǎn)過程中對煤炭的需求量較大。近年來在煤礦業(yè)整改力度不斷加大的新形勢下，煤炭質(zhì)量發(fā)生了較大的變化，煤炭品質(zhì)參差不齊，這對鍋爐燃燒效率帶來了較大的影響。由于煤質(zhì)的變化，在鍋爐實(shí)際運(yùn)用中一些問題不斷暴露出來，嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此需要針對煤質(zhì)變化情況進(jìn)行深入分析，從而采取切實(shí)可行的應(yīng)對措施，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，確保電廠獲取良好的運(yùn)營效益。

關(guān)鍵詞：煤炭；煤質(zhì)變化；鍋爐；燃燒；影響；應(yīng)對措施

前言

當(dāng)前我國電廠還是以火電為主，即采用的燃煤發(fā)電形式。燃煤鍋爐在運(yùn)行過程中其運(yùn)行效率受煤質(zhì)影響較大。一旦煤質(zhì)變化較少，則會對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性帶來較大的影響。因此對于采用燃煤鍋爐的電廠來講，需要對煤質(zhì)變化進(jìn)行有效控制，即要充分的了解需要選擇煤種，選擇適宜入場煤、入爐煤和入爐方式，以此來提高鍋爐的燃燒效率，降低煤質(zhì)變化對鍋爐運(yùn)行帶來的不利影響，保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 煤炭的燃燒過程

煤炭燃燒過程中對其影響的因素以溫度、空氣和時(shí)間為主。當(dāng)煤炭燃燒溫度不斷增加時(shí)，其所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)也會不斷加快，燃燒的速度也愈快。而當(dāng)空氣不斷對煤炭表面進(jìn)行沖刷過程中，會使炭與氧氣之間充分接觸，從而加快燃燒的速度。為了使煤炭在鍋爐內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)充分燃燒，則需要給予其足夠的燃燒時(shí)間。在煤炭燃燒過程中，會在煤炭周圍形成一層灰殼，在燃燒過程中所產(chǎn)生的一氧化碳和二氧化碳會透過灰殼向四周進(jìn)行擴(kuò)散，而一氧化碳與氧氣相遇后會繼續(xù)燃燒，并形成二氧化碳。即在煤炭燃燒過程中，空氣中的氧需要穿過外殼包圍著的一氧化碳和二氧化碳兩層氣體后才能與炭進(jìn)行充分接觸。因此煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒過程中，可以通過增加送風(fēng)量來提高空氣對炭粒的沖刷速度，以此來快速帶去外殼外層的氣體。也可以通過加強(qiáng)機(jī)械撥動(dòng)來對灰殼造成一定的破壞，使炭能夠與氧氣充分接觸，以此加快燃燒的速度。一旦煤炭燃燒過程中氧氣不足或是攪動(dòng)力度不足時(shí)，則會造成煤炭燃燒的不充分，會形成較多的沒有完全燃燒的炭核，而且排煙中一氧化碳含量也會增加。

2 煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響

2.1 發(fā)熱量

在對煤質(zhì)好壞進(jìn)行判斷時(shí)，通常會將煤的發(fā)熱量作為重要的評判指標(biāo)，一旦煤的發(fā)熱量較低，則會對鍋爐燃燒的穩(wěn)定性帶來影響，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致鍋爐熄火事故發(fā)生。而且發(fā)熱量較低的煤質(zhì)也會造成鍋爐出口溫度達(dá)不到規(guī)定的要求，這必然會對正常的供熱帶來較大的影響。

2.2 揮發(fā)分

揮發(fā)分在較低溫度下會析出和燃燒，而且在燃燒放熱過程中，會有效的蝗高煤粉粒的溫度，從而為其著火和燃燒提供有利的條件。而且析出的揮發(fā)分還能夠使煤粉內(nèi)部空隙和外部空間反應(yīng)面積增加，這對提高煤炭的燃燒速度十分有利。

2.3 煤的灰分

在煤燃燒過程中所產(chǎn)生的灰分，不僅不會在燃燒過程中發(fā)出熱量，而且還會吸收熱量。因此鍋爐內(nèi)灰分含量與煤炭的發(fā)熱量呈反比的關(guān)鍵，即灰分含量越高，煤炭的發(fā)熱量則會越低。而且灰分含量還會影響煤炭的著火點(diǎn)，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度下降，影響煤炭的燃燼程度。而且在鍋爐內(nèi)部，隨著灰分含量的增加，灰層會包裹住碳粒，影響碳粒表面的燃燒速度，導(dǎo)致燃火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停绊懭紵男省Ｔ诨曳至坎粩嘣黾拥那闆r下，會對鍋爐受熱面帶來不同程度的磨損，再加之除塵量的增加，會增大爐渣熱損失，從而對鍋爐的熱效率帶來較大的影響。

2.4 煤的顆粒度

煤的顆粒度大小與鍋爐燃燒效率具有直接的關(guān)系。當(dāng)煤顆粒度過大時(shí)，由于鍋爐內(nèi)煤塊燃燒時(shí)間較短，因此煤炭中的焦炭會存在沒有完全燃燼的情況，從而造成爐渣中含碳量增加，導(dǎo)致爐渣熱損失增大。而對于顆粒度過小的細(xì)粉煤，其在燃燒時(shí)由于碳和氧之間無法實(shí)現(xiàn)完全接觸，極易出現(xiàn)黑帶情況，而且在空氣沖刷過程中細(xì)粉煤容易被吹起，從而被煙氣帶走，導(dǎo)致煙氣中飛灰熱損失增加。

3 煤質(zhì)對輔助設(shè)備運(yùn)行的影響

煤質(zhì)的質(zhì)量還會影響輔助設(shè)備的正常運(yùn)行。如果煤質(zhì)質(zhì)量較差，不僅燃燒前的點(diǎn)火和運(yùn)行調(diào)節(jié)上會存在較大的難度，而且燃燒過程中燃燒也不充分，還容易滅火，從而對鍋爐出口溫度帶來影響。而且煤質(zhì)質(zhì)量不過標(biāo)時(shí)，其在爐膛內(nèi)燃燒過程中還會出現(xiàn)不同程度的結(jié)焦，加重流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面的磨損，積灰量也會隨之增加，對鍋爐的送風(fēng)帶來不利影響，導(dǎo)致鍋爐熱效率降低。燃煤質(zhì)量不好時(shí)，會產(chǎn)生較大的灰分，不僅會增加除塵系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，而且還會對除塵效果帶來不利影響，除塵系統(tǒng)運(yùn)行故障發(fā)生機(jī)率較高，對外界環(huán)境帶來較大的污染。另外，劣質(zhì)煤中含硫量較高，會對水冷壁、尾部煙道及其他設(shè)備帶來腐蝕影響，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致鍋爐發(fā)生爆管事故，威脅鍋爐運(yùn)行的安全。

4 鍋爐燃用劣質(zhì)煤的有效措施

劣質(zhì)煤多為揮發(fā)分含量低、多灰、多水、發(fā)熱量低的煤，因此鍋爐如使用劣質(zhì)煤燃燒時(shí)，需要采取有效措施來提高燃燒的效率。

4.1 要有性能良好的燃燒器

通過采用性能優(yōu)良的燃燒器，并對燃燒器進(jìn)行合理布置，以此來提高燃煤的著火速度，使其能夠充分燃燒。燃燒器射流設(shè)計(jì)要能夠從外邊界卷只爐內(nèi)高溫?zé)煔猓瑫r(shí)還有一個(gè)回流區(qū)，這樣不僅能夠提高一次風(fēng)煤粉氣流的溫度，而且高溫?zé)煔饽軌蛑苯踊亓鞯交鹧娓浚欣趶?qiáng)化著火過程。

4.2 熱風(fēng)送粉和預(yù)熱空氣溫度

為了能夠加快著火的速度，可以利用熱風(fēng)送粉和較高的預(yù)熱空氣溫度來對煤粉氣流的初溫進(jìn)行提高，因此在實(shí)際采用劣質(zhì)煤作為燃料時(shí)，通常會采用中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，以較高溫度的熱風(fēng)作為一次風(fēng)，并采用較高的預(yù)熱空氣溫度，以此來提高煤粉的初溫，加快劣質(zhì)煤的著火速度。

4.3 提高燃燒器區(qū)域的溫度

通過提高燃燒器區(qū)域的溫度可以使煤粉氣流著火速度加快，提高煤炭的燃燒效率。

4.4 采用較低的一次風(fēng)率和一次風(fēng)速

通過對一次風(fēng)率和一次風(fēng)速進(jìn)行控制，有利于減少煤粉氣流的著火熱，能夠有效的提高著火的速度。

4.5 采用較細(xì)的煤粉

當(dāng)煤粉顆粒細(xì)度較小時(shí)，有助于煤的著火，對其充分燃燒和燃燼都十分有利。因此對于使用劣質(zhì)煤作為鍋爐燃料時(shí)，要對劣質(zhì)煤的細(xì)度進(jìn)行有效控制，利用燃燒實(shí)驗(yàn)來獲取最佳燃燒數(shù)值，從而使劣質(zhì)煤顆粒細(xì)度保持在最佳水平。

4.6 鍋爐運(yùn)行的負(fù)荷不能太低

在不投油助燃的情況下，運(yùn)行中的鍋爐最低負(fù)荷要保持在設(shè)計(jì)的最低穩(wěn)燃負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)之上，避免由于鍋爐運(yùn)行負(fù)荷太低而對燃煤的著火和燃燒情況帶來不利影響。當(dāng)著火熱源不穩(wěn)定或是要發(fā)生熄火時(shí)，則必然利用投油來起到助燃的作用。

5 煤質(zhì)變化情況下鍋爐燃燒應(yīng)采取的應(yīng)對措施

當(dāng)前由于煤炭供應(yīng)形勢十分緊張，這也導(dǎo)致煤質(zhì)變化較大，這對鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性帶來了較大的影響。針對于這種情況下，電廠則需要在實(shí)際運(yùn)營過程中采取有效的措施，針對煤質(zhì)變化情況來對鍋爐的燃燒運(yùn)行進(jìn)行有效調(diào)整，從而有效的提高鍋爐運(yùn)行的效率，確保鍋爐出口溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的水平，盡可能的減少鍋爐輔助設(shè)備運(yùn)行故障的發(fā)生，確保電廠鍋爐安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

5.1 加強(qiáng)鍋爐工的技術(shù)操作水平

使司爐人員及時(shí)掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況，特別是煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、顆粒度大小等，以便針對不同煤質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的燃燒調(diào)整。

5.2 加強(qiáng)各煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)工作

通過不斷進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，探索出不同煤種燃燒時(shí)，鍋爐的煤層厚度、爐排速度、鼓引風(fēng)量、各風(fēng)室的配風(fēng)等運(yùn)行參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)摸索不同煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)，以提高各種煤質(zhì)，特別是劣質(zhì)煤的利用率，降低供熱運(yùn)行成本。

5.3 加強(qiáng)對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)工作

在鍋爐運(yùn)行過程中，煤需要與空間量達(dá)到良好的匹配度，兩者之間實(shí)現(xiàn)充分接觸，可以有效的提高爐膛的溫度，為充分燃燒提供更多的條件。在具體操作過程中，需要對鍋爐負(fù)荷進(jìn)行有效調(diào)整，對爐膛運(yùn)行過程中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)視，使其保持在最佳狀態(tài)。當(dāng)煤炭顆粒不均勻及爐排不平整時(shí)，需要利用人工撥火的方式來提高燃燒的充分性和均勻性。

5.4 加強(qiáng)對輸煤工作的管理

在電廠日常煤炭管理工作中，需要針對煤種的不同來采取分類堆放的措施，然后根據(jù)不同時(shí)期燃用的需求，來對不同煤種進(jìn)行搭配，確保搭配比例的合理性。同時(shí)還要進(jìn)一步強(qiáng)化保管措施，避免所儲存的煤出現(xiàn)風(fēng)化和自燃的現(xiàn)象，為煤燃燒效率的提升打下良好的基礎(chǔ)。在輸煤管理工作中，輸煤工要與司爐工之間保持良好的溝通，特別是部分含水量較低或是粉煤較多的情況，在具體操作過程中可以添加適量的水進(jìn)行攪拌，而且在輸煤過程中需要將煤中含有的雜質(zhì)及一些大顆粒的煤粉碎等有效的挑揀出來。

5.5 加強(qiáng)鍋爐燃燒設(shè)備和輔助設(shè)備的巡檢及維修工作

在日常工作中，還要重視鍋爐及輔助設(shè)備的巡檢工作，通過巡檢及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并及時(shí)進(jìn)行排除，及時(shí)將鍋爐及輔助設(shè)備存在的故障進(jìn)行處理，確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5.6 加強(qiáng)對鍋爐送風(fēng)和爐膛溫度的控制

保持較高的爐膛溫度，有利于煤的著火和燃燼，爐膛溫度越低，越不利于燃燒。

5.7 加強(qiáng)對進(jìn)煤質(zhì)量的嚴(yán)格控制和管理

進(jìn)一步開辟煤源市場，對進(jìn)煤的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，從而選擇出適宜鍋爐高效運(yùn)行的煤種，通過嚴(yán)格控制進(jìn)煤質(zhì)量，并做好相應(yīng)的調(diào)節(jié)工作，以提高煤炭的質(zhì)量。另外，還要采用成熟的技術(shù)和設(shè)備，有效的提高煤炭燃燒的高效性。

6 結(jié)束語

當(dāng)前煤質(zhì)變化較大已成為普遍現(xiàn)象，而且在短期內(nèi)不會發(fā)生較大的改變。這就需要電廠針對這種實(shí)際情況，制定切實(shí)可行的措施來降低煤質(zhì)變化對鍋爐運(yùn)行帶來的不利影響，充分的應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，有效的提高鍋爐運(yùn)行的效率，為電廠經(jīng)濟(jì)效益的提升起到了積極的促進(jìn)作用。

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