電廠鍋爐混煤燃燒技術應用現狀及分析

權素維

摘 要：隨著我國工業技術的不斷發展，對于煤原料的需求也就變得越來越大，國內的電煤供應形式也相對緊張，而為了充分利用媒資源，并進一步節省電廠的生產成本，也就需要在電廠生產的過程中合理運用混煤來進行成產。該文就電廠鍋爐在運作過程中幾種傳統混煤燃燒技術的優點以及不足進行了分析研究，并且在此基礎上提出了一種可以高效運用媒資源的新型混煤摻配方式，從而達到提升電廠經濟效益的目的。

關鍵詞：電廠鍋爐 混煤 燃燒技術

中圖分類號：TK227.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0048-03

我國電廠鍋爐多是將煤作為主要燃料，并且需要根據煤種的特殊性來進行電廠燃煤鍋爐的針對性設定，因此，煤種具備有一定的特殊性，這也就要求鍋爐其設計結構、型號以及制粉系統比較特別。我國電廠傳統的鍋爐混煤燃燒技術中，多是在進入鍋爐之前先讓煤進行摻混，然后再將其放入到鍋爐中進行燃燒，并取得一個良好的運行效果。但是該技術要求摻混的美在質量特性上相對比較小，而在具體運行的過程之中還會在一定程度上導致煤資源的浪費。因此，電廠的相關工作人員就需要能夠針對這一問題，來對現有的混煤燃燒技術進行不斷的完善與優化。

1 電廠鍋爐燃混煤燃燒模式簡析

1.1 爐前摻配，爐內混燒

該模式主要是在送到磨煤機之前按照一定的比例輸送不同種類的原煤，之后在輸送皮帶上進行摻混，在此過程中還需要確保能夠摻混均勻，然后再到磨煤機中進行磨粉處理，并送到爐膛中進行燃燒。該摻燒方式要求具備非常高的管理要求，并且只有具備良好堆煤場條件的才能夠有效運用。此外在這一混煤燃燒模式之中，被送入到各個燃燒器中的煤粉成分還需要保持一致性，并需要借助于摻混單煤種類以及比例進行調整的方式，來合理地調整爐煤的各項指標。該方法能夠實現對混煤的著火特性接近于易著火煤種優點的充分利用，其在具體燃燒的過程中還能夠保持足夠的穩定性，但是因為混煤的自身特性，容易在具體燃燒的過程中出現煤種難以燃盡等問題，并會造成煤資源的嚴重浪費。

1.2 分磨制粉，爐內燃燒

該燃煤方式首先需要在磨煤機內對不同種類的燃煤進行磨制，借助燃燒器將磨制好的煤粉送到爐膛中進行摻燒。但是在電廠實際運行的過程之中，該摻燒方式適用于混煤手段以及混煤設備相對比較少，而且也比較使用與一些可磨性差異比較大的煤種。此外在該燃燒模式中，還需要利用磨煤機來有效控制不同種類煤粉的細度，并以該煤種的特性和煤質為依據有針對性地選擇燃燒器以及配風方式。如針對那些不能得到充分燃燒的煤種，就需要直接將其送至下層燃燒器中，并通過燃燒該煤粉時間的進一步延長，再加上高風溫的作用來促進其得以著火燃燒；不宜結渣的煤種在進行燃燒的過程中，還需要將其直接送到高熱負荷區域中的燃燒器中，這樣就能夠使得該區域內的結渣傾向得到有效的控制。借助于分磨制粉、爐內燃燒的方式能夠有效解決混煤燃盡特性趨近于難燃盡煤種這一缺點，并能夠很好地避免爐前摻混不夠均勻所帶來的燃燒不穩定等諸多問題。但是在具體工作的過程中，會存在難燃煤種起火比較困難這一問題，該方式一般比較適用于混煤手段比較欠缺的火電廠來使用。

1.3 分磨制粉，倉內摻混，爐內混燒

該燃煤方式首先需要在磨煤機中送入不同種類的原煤，并將其磨成不同細度的煤粉，最后在專門的煤粉倉中來進行各種煤粉的摻混工作。在此過程中還需要確保摻混的均勻性，并將混合均勻的煤粉通過燃燒器送到爐膛中進行燃燒。該燃燒模式不僅可以很好地克服混煤可磨性高這一缺點，并且還擁有著火特性，接近與易著火煤種的優點，因此也可以說是前兩種燃煤方式的有機結合。但是其對于設備的要求相對比較高，所需的投資也相對較多，因此，在我國也沒有得到較為廣泛的應用。

2 不同煤種的摻燒技術應用分析

2.1 煙煤摻燒技術應用分析

基于煙煤燃燒特性十分良好，為此煙煤作為設計煤種以及校核煤種普遍應用到我國一些大型的燃煤電廠中。但是在選取煙煤與原用煤種進行摻燒的過程中，因為兩個煤種存在的差異性很小，并且由于煙煤自身具備的燃燒特性十分良好，則只需要微調鍋爐的運行就能夠取得一個良好的燃燒效果。在進行煙煤摻燒的過程中還需要盡可能地避免兩種或者以上的結渣性比較強煤種的互相摻燒，這樣就可以有效地避免鍋爐結渣以及積灰嚴重等問題，并確保整個鍋爐的運行安全性與穩定性。

2.2 褐煤摻燒技術應用分析

褐煤一般擁有著低廉的價格以及容易著火燃燒的特性，因此也受到了國內多個電廠的青睞。但是在褐煤的具體燃燒過程中，因為其水分高、揮發性高等諸多問題，而導致了其在具體運行的過程中經常會存在諸多問題，會嚴重影響到鍋爐的正常運行。

（1）褐煤有著較高的揮發性，有些煤種其揮發性甚至會達到40%以上，因此，在運用褐煤進行發電的過程之中，就有可能出現磨煤機著火以及煤粉在管道內發生自燃等諸多問題。這也就需要在具體的運行過程中需要對磨煤機的出口溫度進行適當的降低，并進一步降低煤粉的細度，這樣也就能夠使得煤粉不會在磨煤機等管道中出現自燃現象。但是如果磨煤機的出口溫度過低的話，也會直接導致煤粉出現結塊、沉積等現象，并導致輸粉管中出現擁堵現象，不能夠導致爆燃等不安全事故的發生。此外為了有效防止制粉系統出現的不安全因素，還需要對燃煤機中的一氧化碳濃度進行實時檢測，還需要在此過程中盡可能地避免磨煤機組的啟停現象。據相關的運行實踐表明，制粉系統其多是在磨煤機的啟停階段出現的自燃與自爆事故。

（2）褐煤還擁有者高揮發分的特點，這也就會導致燃燒器出現著火或者燒損等諸多問題。為了有效解決這一問題，也就需要通過對一次風速進行提升以及增強一次風強度的方式，來使得燃燒器中的提前著火現象能夠得到有效的控制。此外借助于該方式還能夠降低一次風管之中的煤粉濃度，煤粉在管道內自燃的可能性便能夠獲得顯著降低。endprint

（3）煤粉的發熱量相對比較小，其所含的水分也相對較大，這就導致了褐煤在具體燃燒的過程中其煙氣量相對比較大，并會造成類似于引風機出力嚴重不足等問題時常出現。因此，在進行褐煤的摻燒工程之中，還需要根據該電廠引風機的具體出力情況，來對褐煤的摻燒比例進行適當的調整。現階段我國運用褐煤進行摻燒的電廠有非常多，并取得了良好的經濟性，而且在具體運行過程中也沒有出現重大的安全事故，這也就說明了在運用褐煤進行摻燒的過程中，其擁有良好的運行穩定性與安全性，并能夠幫助該電廠獲得良好的經濟效益。

2.3 無煙煤摻燒技術應用分析

無煙煤在摻燒的過程中擁有低揮發分、高固定碳含量以及高發熱量等優點，但是其可磨性相對比較差，這也就導致了在運用無煙煤進行摻燒的過程中容易遭受到各種問題。通常情況下進行無煙煤摻燒過程中所遇到的問題主要集中在兩個方面，即需要在確保無煙煤及時著火燃燒的情況下并保證其能夠燃盡，這也就要求電廠在進行無煙煤摻燒的過程中能夠借助于以下幾點方式，來確保無煙煤能夠及時著火以及燃盡。

（1）進行摻配煤種的合理選擇。無煙煤的煤質特征決定了其著火以及燃盡都比較困難，因此為了取得一個良好的無煙煤摻燒效果，就需要選擇具有較高揮發分以及容易著火的煤種來作為其摻配煤種。此外在進行摻配煤種的選擇過程之中，還需要對這兩種煤種的結渣特性進行充分的考慮，并盡可能地避免出現爐膛嚴重結渣等狀況出現，從而確保該電廠有耐心的穩定性與安全性。

（2）進行混煤摻燒方式的合理選擇。對于一些揮發分含量比較低的無煙煤，就可以采用一些直吹式制粉系統的鍋爐來進行工作，在進行摻燒方式的選擇過程中，也適合運用“分磨制粉、爐內燃燒”的方式。借助于該配煤摻燒方法，其需要根據該煤種的具體煤質特性來進行煤粉系統的針對性選擇，并需要借此來促進煤粉的著火與燃燒，并能夠對混煤燃盡特性較低這一問題進行有效解決。如果在無煙煤摻燒的過程中選擇了中間倉儲式制粉系統的鍋爐進行工作時，則需要選用“分磨制粉，倉內摻混，爐內混燒”的摻燒方式來進行工作，該方式也需要在對煤種的煤質特性有清晰了解的情況下來進行煤粉細度的合理選擇，并需要在此基礎上解決混煤燃盡特性較低這一問題。此外將無煙煤與容易著火的混煤送到中層燃燒器中能夠促進無煙煤的著火工作，通過將易著火煤種送到下層燃燒器中的方式，也能夠對無煙煤的燃燒起到良好的促進作用，并借此取得良好的摻燒效果。

（3）對鍋爐進行局部改造。為了取得一個良好的無煙煤燃燒效果，也就可以在無煙煤燃燒器的位置來進行敷設衛燃帶的配置，這樣就能夠使得煙氣溫度得到提升，并進一步提高燃燒器噴口處局部的熱負荷，并促進無煙煤的著火燃燒，從而增加無煙煤的燃燒穩定性。此外進行鍋爐的局部改造也不會增加太多的改造成本，并且擁有良好的改造經濟性。

（4）對于一次風溫與風速進行合理選擇。煤粉氣流在著火之前首先需要加熱到足夠的溫度，并用于加熱煤粉并對煤中所包含的水分進行蒸發。在確保煤粉不會沉積堵館的情況下，還需要盡可能地降低一次風速運行，并確保整個無煙煤的燃燒穩定性與安全性。此外通過進行風溫與風速的合理選擇，還能夠防止鍋爐滅火的發生，并借此來保障該電廠的經濟效益。

3 混煤燃燒過程中對于鍋爐運行的影響

鍋爐燃用混煤的時候，如果該混煤的燃燒特性以及灰渣特性與設計煤種存在著較大的差異性，則會對鍋爐的正常運行造成嚴重的影響，并直接損害到該電力企業的經濟效益。

3.1 著火燃燒問題

如果在鍋爐摻燒的過程中出現了兩種可磨性差異比較大的煤種，就有可能直接導致煤粉出現過粗或者過細的情況，并對鍋爐的著火燃燒造成一定的影響。在鍋爐使用了“爐前摻混，爐內混燒”的方式來進行混煤的燃燒過程中，煤粉的細顆粒就會增多，并出現煤粉過細等諸多情況。此外一些難磨煤種也會存在“欠磨”現象，其粗顆粒相對較多，并且煤粉過粗，從而導致在該混煤燃燒的過程中出現燃盡率過低的情況，影響到該鍋爐的燃煤率。此外要想有效提升該磨煤機的煤粉細度，并使得該難磨煤種能夠達到一個著火燃燒的細度要求，如果易磨煤種的細度過高時，也可能導致著火提前，其噴口處的熱負荷會得到進一步提升，并導致燃燒器的噴口出現燒損以及結焦等諸多情況。在這一狀態下，如果該電廠能夠也用“分磨制粉，爐內摻燒”的方式來進行混煤的燃燒時，也就能夠借助調控各個磨煤機煤粉程度的方式，使不同煤種在燃燒過程之中的著火需求都能夠獲得極大滿足。

此外在鍋爐燃燒混煤其揮發性與設計煤種如果存在較大的差異性時，其原本存在的燃燒器系統也就會對該混煤的燃燒產生一定程度的影響。如果設計煤種是揮發分比較低的煤種時，該燃燒爐的燃燒器噴口設計相對比較大，這樣也就容易進行高溫煙氣的吸收，并能夠對煤種的著火進行有效強化。當鍋爐燃燒揮發分小于設計煤種混煤這一狀態時，因為燃燒器噴口高度比較小，就容易導致火焰氣流出現卷吸現象，并使得其吸收高溫煙氣的能力得到一定程度的降低。

3.2 對于鍋爐熱力性能的影響

在鍋爐實際工作的工程之中，如果其混煤的煤質與設計煤種存在的差異過大時，就會導致該鍋爐的熱力性能出現一定程度的影響。比如：當混煤的揮發分含量高于設計煤種的情況下，就需要配合較高的一次風率來推遲煤粉的著火，并借此來確保該燃燒器噴口能夠正常運行。此外在煤粉著火之后去燃燒反應速度相對比較快，因此，其燃燒的強度也會得到一定程度的提升，在這種情況下爐膛內的火焰中心位置會出現一定程度的下降，并導致該鍋爐出現了過熱器欠溫等事故的出現。當混煤自身的揮發分含量高于設計煤種的情況時，還需要在充分保障爐膛內燃燒穩定的情況下，來對空氣的過量系數來進行適當的降低，并進一步提升該鍋爐自身的熱效率。

在混煤自身的水分以及灰分含量高于設計煤種的情況下，其混煤的發熱量也就會在一定程度上低于設計煤種，而在同樣的負荷之下鍋爐燃燒所產生的燃煤量也會得到一定程度的提升，其所產生的煙氣量也會得到一定程度的增加。與此同時，燃煤量以及氧氣量的進一步增加也會導致磨煤機、鍋爐引風機等一系列鍋爐輔機的電耗得到提升。endprint

3.3 運行可靠性的影響

鍋爐在進行混煤的燃燒過程中，煤種的改變也會導致其煤灰特性出現一定程度的改變。在鍋爐的正常運行過程中還會受到熱面結渣以及積灰狀況的影響，并導致其運行狀況出現一定程度的改變。一旦鍋爐自身的結渣與積灰情況過于嚴重時，其受熱面所受到的傳熱熱阻就會得到一定程度的增加，其排煙溫度也會提升，并導致該鍋爐的運行效率降低。在爐膛自身的結渣情況加重之后，會導致該鍋爐的水冷壁吸熱量減少，并直接引起出口位置的出煙溫度得到提升，使得過熱器的吸熱量也會得到一定程度的增加，并直接影響到該鍋爐的燃燒效率。此外鍋爐受熱面的結渣以及積灰現象如果過于嚴重，也會對局部堵塞鍋爐的煙氣通道，進而增加該煙氣通道的阻力，這也就需要擁有更高的引風機出力才能夠確保該鍋爐得以正常運行，其促進該電廠的用電量和爐運行過程中的經濟性的顯著增加。若爐內存在嚴重的結渣情況，則渣塊掉落的可能性會非常大，也會導致一些安全事故的發生，從而對相關工作人員的人身安全造成一定的威脅，這也就需要在鍋爐運行的過程中能夠進一步提升其運行可靠性與安全性。

此外在混煤燃燒的過程中還需要對其含硫量進行一定程度的控制，一旦含硫量過大，就會降低煙氣的酸露點，進而加重空氣預熱器的腐蝕程度，這便在一定程度上對鍋爐的正常使用壽命造成了嚴重的影響。鍋爐進燃燒混煤的過程中，其煙氣中的灰塵濃度也會出現一定程度的改變，所產生的煙氣量也會發生變化，而煙氣灰粒濃度得到增大之后，還會導致受熱面的磨損得到加劇，并直接影響到該鍋爐的使用壽命。

3.4 NO的排放問題

燃煤鍋爐在整個燃放過程中會將NO排放出來，且嚴重影響環境，為此我國制定了相關的NO排放標準，而燃煤在燃放過程中如果鍋爐燃燒水分低于該設計煤種的混煤時，其爐內燃燒溫度得到有效提升，并導致熱力型NO的生成量增加，對外界環境造成嚴重影響。當鍋爐使用可磨性比較差的燃煤時，其磨制的煤粉粗度較大，被加熱速度也就越慢，所產生的NO氣體也會得到進一步的增加。同時粗煤粉表面的反應面積相對比較小，就導致了焦炭對于NO的還原能力得到了一定程度的減弱，并導致NO的排放濃度的得到提升。

近年來隨著我國環境問題的不斷惡化，使得電廠在日常發展的過程中，不僅僅需要注意到自身的經濟效益與社會效益，還需要對環境效益保有足夠的重視態度，因此，在混煤燃燒的過程中還需要對NO等有害氣體的排放進行合理的控制，并需要符合我國制定的相關排放標準，只有這樣才能夠確保該電力企業的持續運行，使得我國的電力行業得到進一步的發展。

4 結語

近年來我國的電力企業獲得了良好的發展，一些國內的電廠為了增強自身的購煤主動權，也多進行了混煤燃燒實驗。在確保了鍋爐運行的穩定性以及安全性這一基礎上，所有的混煤燃燒都取得了一定程度的經濟效益，這也就說明了電廠借助于鍋爐混煤燃燒技術的合理運用，能夠有效提升自身的核心競爭能力，并促進該電廠實現可持續發展。但是由于目前眾多電廠在選擇摻燒煤種以及摻燒方案的過程中還存在著諸多的不足，并會直接影響到該電廠的經濟效益，這也就要求相關的技術人員能夠針對該問題采取一定的優化措施，并借此來提升我國的電廠發展水平。

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