工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)關(guān)注問(wèn)題

侯小平

（陜西煤化咸陽(yáng)新型熱能有限公司，陜西咸陽(yáng) 713100）

煤粉鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)之中的應(yīng)用有著較為悠久的歷史，雖然工業(yè)煤粉鍋爐在應(yīng)用過(guò)程中仍然使用的是煤炭燃料，無(wú)法避免傳統(tǒng)煤炭燃料燃燒過(guò)程中耗電較多、污染較為嚴(yán)重以及燃燒系統(tǒng)較為復(fù)雜的特征，但是由于工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)的應(yīng)用，使得煤炭燃料的燃燒效率得到顯著提升，并且逐步進(jìn)行了大型化的應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)階段在我國(guó)的火力發(fā)電站中，工業(yè)煤粉鍋爐有著較為廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，由于工業(yè)煤粉鍋爐在燃燒效率上的顯著優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始探究如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)煤粉鍋爐的民用化研究和小型化研究，雖然經(jīng)過(guò)數(shù)十年的技術(shù)積累和科學(xué)探索，工業(yè)煤粉鍋爐的應(yīng)用有了一定的提升，但是還是在除塵環(huán)保、燃料適用性以及其他關(guān)鍵技術(shù)等方面不夠完善。本文針對(duì)當(dāng)前工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題進(jìn)行探究，并提出針對(duì)性建議。

1 煤粉的安全性問(wèn)題

在工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，傳統(tǒng)的煤炭塊體材料需要經(jīng)過(guò)一道額外的加工程序，將煤炭塊體研磨成粉末材料。雖然煤粉在進(jìn)入燃燒室后能夠獲得更好的燃燒性能和燃燒效率，但是在煤粉研磨后的干燥過(guò)程、儲(chǔ)存過(guò)程以及車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程中，煤粉材料的比表面積遠(yuǎn)大于煤塊材料，這也給煤粉的運(yùn)輸和貯存安全帶來(lái)了隱患。由于煤粉材料比表面積的增大，使得每份材料同空氣中的氧氣接觸面積也獲得較大的提升，在貯存以及車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程中，摩擦作用下容易使煤粉材料同空氣中的氧氣共同作用，并促使煤粉熱分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w，如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，那么可燃?xì)怏w與空氣混合后極容易出現(xiàn)燃燒狀況。

如果這種局部地區(qū)煤粉的燃燒現(xiàn)象出現(xiàn)在煤粉干燥、煤粉儲(chǔ)存以及煤粉車(chē)輛運(yùn)輸環(huán)節(jié)的話(huà)，那么煤粉燃燒被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理的可能性將十分低，而這種局部地區(qū)的燃燒會(huì)不斷沿著煤粉的空間分布進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)散，隨著局部煤粉燃燒過(guò)程的進(jìn)行，煤炭材料的熱值不斷被釋放到空氣之中，并不斷以熱輻射、熱傳遞以及熱對(duì)流等方式傳遞到附近的煤粉以及空氣中懸著的煤粉之中，從而使更多的煤粉材料受熱分解以及發(fā)生燃燒現(xiàn)象。這種不斷燃燒區(qū)域擴(kuò)散的現(xiàn)象如果不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和采取措施，那么火勢(shì)將會(huì)由局部區(qū)域迅速擴(kuò)展至整個(gè)煤粉儲(chǔ)存和運(yùn)輸空間之內(nèi)，情況嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)爆炸。

當(dāng)一定空間范圍之內(nèi)的煤粉狀態(tài)處在30mg/m3時(shí)，這時(shí)煤粉有可能爆炸；如果不能對(duì)煤粉的濃度不斷提升采取及時(shí)措施，當(dāng)煤粉濃度達(dá)到1 500mg/m3以上時(shí)，則可能會(huì)發(fā)生強(qiáng)爆炸。因此，工業(yè)煤粉鍋爐在應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)尤為關(guān)注煤粉材料的研磨、儲(chǔ)存以及運(yùn)輸過(guò)程，將所有可能發(fā)生煤粉自燃、煤粉燃燒爆炸的因素進(jìn)行逐一的排查，使煤粉鍋爐技術(shù)在應(yīng)用中以更為安全和更為可靠的運(yùn)行方式服務(wù)于各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)之中。

2 煤炭種類(lèi)適應(yīng)性問(wèn)題

我國(guó)地域廣闊，不同地區(qū)產(chǎn)出的煤炭種類(lèi)不盡相同，根據(jù)目前已有的資料顯示，我國(guó)每年產(chǎn)出的煤炭種類(lèi)高達(dá)數(shù)十種，具體可以分為：風(fēng)化煤、弱黏煤、貧煤、1/2 中黏煤、1/3 焦煤、肥煤、長(zhǎng)焰煤、無(wú)煙煤、褐煤、自然焦、不黏煤、貧瘦煤、氣肥煤、硬煤以及煙煤等。但是適用于工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)使用的煤炭種類(lèi)卻十分有限，目前已知的能夠較好地應(yīng)用于工業(yè)煤粉鍋爐燃燒應(yīng)用的煤炭種類(lèi)包括褐煤和長(zhǎng)焰煤，對(duì)于其他種類(lèi)繁多的煤炭種類(lèi)目前還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。影響煤粉燃燒效率的主要因素包括煤炭自身的熱值、煤炭的含水量、含硫量以及可磨性、結(jié)渣性、抗碎強(qiáng)度、灰分、揮發(fā)分等多方面的因素影響，因此不能由某一或者某幾個(gè)技術(shù)參數(shù)就對(duì)煤炭種類(lèi)適應(yīng)性進(jìn)行確認(rèn)。

目前，在工業(yè)煤粉鍋爐應(yīng)用之中使用最多的煤炭種類(lèi)是軟褐煤和神府煤，軟褐煤煤炭自身具有多孔隙特征，同空氣中的氧氣接觸面積較大，反應(yīng)性強(qiáng)、化學(xué)性能優(yōu)異，在煤粉鍋爐中燃燒時(shí)點(diǎn)火過(guò)程較為容易，并且易于燃盡。但是，軟褐煤自身也不是完全適用于工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用的，因?yàn)樘烊卉浐置翰牧献陨砗扛哌_(dá)20%～30%，所以在應(yīng)用軟褐煤進(jìn)行工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的前期干燥工作后，方可進(jìn)行使用。神府煤低位發(fā)熱值為2.5×104～2.6×104kJ/kg，干基揮發(fā)分為38%左右，灰分＜10%，由其自身性質(zhì)參數(shù)可知神府煤是一種高熱值、低含硫量、高揮發(fā)分以及超低灰分的煤炭種類(lèi)，十分適用于進(jìn)行工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用的燃料應(yīng)用。

然而，除了神府煤和優(yōu)質(zhì)軟褐煤之外，我國(guó)開(kāi)采的煤炭資源還有著數(shù)量眾多、產(chǎn)量豐富的其他煤炭種類(lèi)，但是諸如無(wú)煙煤、1/3焦煤、肥煤、長(zhǎng)焰煤等，都不適用于工業(yè)煤粉鍋爐的燃燒應(yīng)用。因此，在進(jìn)行工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用推廣的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)工業(yè)煤粉應(yīng)用的技術(shù)地區(qū)進(jìn)行必要的調(diào)研，即因地制宜地使用工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)，如果擬建設(shè)工業(yè)煤粉鍋爐應(yīng)用的地區(qū)不存在合適的煤炭種類(lèi)，或者從其他鄰近地區(qū)進(jìn)行合適煤炭種類(lèi)的開(kāi)采和運(yùn)輸成本過(guò)高，則應(yīng)當(dāng)以實(shí)際情況為依據(jù)進(jìn)行取舍。從而確保煤粉鍋爐技術(shù)獲得更好的使用經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性。

3 煤粉燃燒煙塵空氣污染問(wèn)題

煤粉鍋爐由于在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和飛灰，所以其工作環(huán)境和周邊環(huán)境有著較大的空氣質(zhì)量污染危險(xiǎn)。一方面，煤粉顆粒自身的粒度在70～80μm，其一般通過(guò)率為95%以上，所以一般煤粉的平均粒度為50μm左右，然而煤粉在鍋爐中燃燒后會(huì)形成大量的煙塵和飛灰，當(dāng)煤粉自身的灰度較高時(shí)，容易對(duì)空氣質(zhì)量造成極大的危害，一般情況之下，當(dāng)灰度大于20%，則工業(yè)煤粉鍋爐排氣口處的粉塵質(zhì)量濃度可以高達(dá)20 000mg/m3左右。

因此，在工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，雖然一般的工業(yè)煤粉鍋爐燃燒室的排氣口處都依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行了除塵器的設(shè)置，但是仍然應(yīng)當(dāng)格外注意煤粉燃料在燃燒過(guò)程中對(duì)空氣造成的污染作用。雖然一般的工業(yè)煤粉鍋爐使用過(guò)程中都進(jìn)行了除塵設(shè)備的應(yīng)用，除塵設(shè)備一般條件之下可以去除99%以上的粉塵，但是除塵器一直處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之下，一旦出現(xiàn)除塵器臨時(shí)性或者突發(fā)性的失效則粉塵排放濃度會(huì)瞬間升高，造成嚴(yán)重的空氣質(zhì)量污染問(wèn)題。

另一方面，工業(yè)煤粉鍋爐燃燒過(guò)程中除了在排氣口處產(chǎn)生大量的燃燒粉塵之外，即使在除塵設(shè)備正常運(yùn)行的狀態(tài)之下鍋爐房之內(nèi)的空氣質(zhì)量也難以控制，鍋爐房?jī)?nèi)充斥著大量的PM10和PM15，這對(duì)于長(zhǎng)期在鍋爐房?jī)?nèi)進(jìn)行儀器操作和設(shè)備檢查人員的身體健康也是較為嚴(yán)重的損傷，因此在關(guān)注工業(yè)煤粉鍋爐運(yùn)行過(guò)程中對(duì)空氣質(zhì)量污染的問(wèn)題時(shí)，除了要對(duì)煤粉燃燒過(guò)程中對(duì)外排放的大量粉塵、飛灰進(jìn)行關(guān)注，還要對(duì)其隨著燃燒過(guò)程不斷出現(xiàn)的PM10、PM15給予必要的關(guān)注。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然工業(yè)煤粉鍋爐技術(shù)的應(yīng)用在火力發(fā)電領(lǐng)域以及其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著良好的能源動(dòng)力供應(yīng)性能，但是與此同時(shí)煤粉鍋爐在使用和推廣過(guò)程中所存在的問(wèn)題也是十分顯著的。本文針對(duì)當(dāng)前工業(yè)煤粉鍋爐燃燒過(guò)程中的煤粉研磨運(yùn)輸貯存安全性問(wèn)題、煤粉種類(lèi)適用性問(wèn)題以及煤粉鍋爐燃燒過(guò)程中空氣污染問(wèn)題進(jìn)行了分析，以促進(jìn)其更好的應(yīng)用。