浅谈煤质变化对锅炉燃烧工况的影响及应对措施

摘要：目前，随着国内市场上煤炭价格的一路高歌猛进，对于燃煤的火电机组来说运行成本越来越高，很多电厂因此败下阵来。各个电厂都在紧锣密鼓地进行着节能工作，尽可能地减少运行成本。本文通过分析煤炭的燃烧过程、煤粉锅炉的燃烧特点及其对煤质的要求以及煤质不同成分对锅炉燃烧的影响，提出了在煤质发生变化时的应对措施，来保证充足的供汽量、合格的蒸汽品质和锅炉的安全平稳运行。

关键词：煤质；锅炉；燃烧工况；安全运行；应对措施

Abstract: at present, as the domestic market price of coal the rapid development, for the coal for thermal power unit operation cost more and more high, many power plants were so. Each power plant are underway energy-saving work, as far as possible to reduce operation costs. This paper through the analysis of coal combustion process, the pulverized coal boiler combustion characteristics and the requirements of the coal on the coal quality and different ingredients on the influence of the boiler combustion, and put forward the change in coal measures, to ensure sufficient steam quantity, qualified steam quality and the safety of boiler running smoothly.

Keywords: coal; Boiler; Combustion condition; Safe operation; measures

中图分类号：TK223.6 文献标识码：A文章编号：

引言

近年来由于煤炭行业矿难频发，国家对煤矿的整顿进一步加大力度，随着我国内地一些小煤矿的关停，火电厂煤炭供应日趋紧张。以本公司为例，煤源由原来单一的烟煤转向为烟煤、劣质煤和褐煤混烧，煤炭质量较以往有很大的变化，煤种杂、煤质差，煤种质量严重偏离锅炉的设计煤种，引发了车间运行值班工劳动强度明显加大；锅炉及辅助设备故障显著增加；制粉系统因褐煤挥发分高危险系数增大，制粉困难；职工工作环境有所恶化，环境保护工作难度更加突出；造成锅炉燃烧工况不稳定，严重影响了锅炉的安全稳定运行。

一、煤粉的燃烧过程：

燃料从入炉内开始到燃烧完毕，大体上可分为如下三个阶段:1 、着火前准备阶段

从燃料入炉至达到着火温度这一阶段称准备阶段。在这一阶段内，要完成水分蒸发，挥发分析出、燃料与空气混合物达到着火温度。显然，这一阶段是吸热过程，热量来源是火焰辐射及高温烟气回流。影响准备阶段时间长短的因素除燃烧器本身外，主要是炉内热烟气为煤粉气流提供热量的强弱，煤粉气流的数量、温度、浓度、挥发分含量及煤粉细度等。2 、燃烧阶段

当达到着火温度后，挥发分首先着火燃烧，放出热量，使温度升高，焦炭被加热到较高温度而开始燃烧。燃烧阶段是强烈的放热过程，温度升高较快，化学反应强烈，这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。强化燃烧阶段的关键是加强混合，使气流强烈扰动，以便向碳粒表面提供氧气，而将碳粒表面的二氧化碳扩散出去。

燃尽阶段

在燃烧阶段中，未燃尽而被灰包围的少量固定碳在此阶段继续燃烧，直到燃尽。在此阶段中，由于氧气供应不足，气、粉的混合较弱，炉内温度较低，这一阶段需要的时间较长。

煤粉迅速而完全燃烧必须具备四个条件：1、相当高的炉内温度。温度越高，化学反应速度越快，燃烧就愈快。2、合适的空气量。炉膛内越能保持最佳的过量空气系数，碳和氧接触越好，燃烧就愈完全。3、煤粉与空气的良好混合。送入炉膛的空气要与煤粉充分混合，使氧气与煤粉有充足的接触机会，以强化燃烧反应。4、充足的燃烧时间。

二、煤粉炉的燃烧特点

煤粉炉是以煤粉为燃料的锅炉设备，其燃烧特点为燃料随空气一起进入燃烧室，并在悬浮状态下燃烧。

三、煤粉炉对煤种的要求：

以本单位为例：锅炉设计煤种为开滦洗中煤，低位发热量17123kj/kg；含碳量43.66%；挥发分30.2%；水分12.5%；灰分34.9%。

一般情况下，锅炉最好使用设计煤种或与设计煤种接近的煤种，以确保燃烧稳定。近年来由于煤炭供应日趋紧张，电厂的煤炭供应日趋多元化，煤炭质量比以往煤种有很大的差异，对锅炉的稳定燃烧和正常运行带来很大影响。

四、煤质对锅炉稳定燃烧的影响

1煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影响燃烧，不稳定不完全，而且会导致锅炉灭火。

2挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦碳的燃烧速度。因此，挥发分含量越大，煤中难燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃烬。但挥发分越高，使得制粉系统爆燃的可能性也越大，影响锅炉安全运行。

3煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。

4煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。

五、煤质对锅炉及其辅助设备运行的影响

当进入炉膛的煤质与锅炉设计煤质和校核煤质要求相差较大时，会对锅炉燃烧和辅助设备带来如下不良影响：

1煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了锅炉蒸汽品质。

2炉膛容易结焦，水冷壁、省煤器、空气预热器等受热面处磨损严重，且容易积灰，锅炉送风阻力增大，影响锅炉热效率。

3煤块较大时容易卡住给煤机，影响了制粉系统的工作效率和安全运行。

4煤质不好时，锅炉耗煤量相对增加，炉渣的含碳量也增大，输煤、除渣系统运行负荷大大增加 ，设备故障增多，煤炭拉运和炉渣拉运成本加大。

5灰分大的煤燃烧后，不仅影响了除尘器的除尘效果，而且增加了除灰、排灰系统的运行负荷，容易出现运行故障，对工作环境和外部环保都造成了不良影响。

6煤质含硫量大时，容易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影响锅炉安全运行。

7煤质挥发分过大时，容易造成制粉系统爆炸，严重影响锅炉的安全运行。

六、建议采取的应对措施

针对目前煤炭供应的紧张形势和煤质变化引起的锅炉燃烧困难，电厂应该面对现实，在实际的运行过程中，积极试验和摸索，制定相应的可操作性强的应对措施，努力调整好锅炉的燃烧运行工作，保证锅炉出口蒸汽品质达标和减少锅炉及辅助设备的运行故障，以保证整个系统安全、平稳、经济运行。建议采取如下应对措施：

1加强锅炉工的技术操作水平，使司炉人员及时掌握入炉煤的煤质分析情况，特别是煤的发热量、挥发分、灰分、颗粒度大小等，以便针对不同煤质的进行相应的燃烧调整。

2加强各煤种的混烧、掺烧和配煤技术工作。通过不断进行燃烧调整试验，探索出不同煤种燃烧时，锅炉的制粉系统、送引风系统和各角燃烧器配风等最佳运行参数，并在此基础上试验摸索不同煤种的混烧、掺烧和配煤技术，以提高各种煤质，特别是劣质煤和褐煤的利用率，降低运行成本。

3加强对锅炉的燃烧调节工作。保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛应尽量保持高温，以利于燃烧，调整锅炉负荷按规定操作，监视炉膛负压、排烟温度、氧量，使锅炉运行参数保持到最佳数值。

4加强对输煤工作的管理。对不同的煤种尽量采取按类分别堆放，根据需要，在不同时期燃用不同的煤种，或按不同的比例搭配使用。输煤时输煤工与当班司炉工及时沟通，将煤种变化情况和配煤情况提前通知司炉，使司炉能提前做好应对不同煤种的准备。

5加强锅炉燃烧设备和辅助设备的巡检及维修工作。及时排除锅炉及辅助设备（特别是锅炉本体、磨煤机、省煤器、空气预热器、脱硫除尘等设备）出现的故障。

七、结论

随着煤炭供应的日趋紧张，煤质随时都会发生很大的变化，摸索研究不同煤种适应电站现有型号的锅炉，结合各煤种的特点，合理组织和优化系统的运行方式，提高制粉系统和燃烧系统对煤种的适应性，最大限度降低煤质变化对锅炉运行燃烧带来的不利影响，实现锅炉的优化运行，提高锅炉运行的安全性和经济性。

参考文献：

1、于临秸主编. 《锅炉运行》 （第二版）中国电力出版社

作者简介：

张亮，男，大学本科，助理工程师，唐山三友热电公司锅炉技术员。