煤质变化对锅炉运行燃烧影响及应对措施

一、煤炭的燃烧过程

煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：一是水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；二是挥发分着火阶段，煤不断吸收热量，温度继续上升，挥发分随之析出，当温度达到着火点时，挥发分开始燃烧，挥发分燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1／10左右；三是焦炭燃烧阶段，煤中的挥发分着火燃烧后，余下的炭和灰组成的固体物便是焦炭，此时焦炭温度上升很快，固体炭剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；四是燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦炭尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。

良好燃烧必须具备三个条件：一是温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈彻底。层燃炉温度通常在1100～1300℃。二是空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。三是时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。

炭燃烧时在其周围包上一层灰壳，炭燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，炭粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与炭接触。因此，加大送风，增加空气冲刷炭粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与炭直接接触，加快燃烧速度。

二、链条炉排的燃烧特点

链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，共分五个区。燃料在新燃烧区①中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域②中燃料释放出挥发成分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区③中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区④后，立即被炽热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区⑤。

在燃烧准备区①和燃烬区⑤都不需要很多空气，而在燃烧区②、③必须保证有足够的空气，否则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱、采取分段送风、增加二次风。

三、链条炉排对煤种的要求

链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800～21000kJ／kg以上的烟煤最为适宜。

煤中含有灰分应控制在10%～30%。粉煤（0～6mm）应不超过50%～55%，0～3mm的煤粉不超过30%，块煤尺寸不超过40mm。

煤质存在的问题有：一是煤炭灰分较多，二是煤炭颗粒不均，三是煤炭中含有大量的杂质，四是煤炭的发热值较低，五是燃烧时不易引燃着火，六是煤炭中水分含量不定，七是煤炭不好烧，炉渣含碳量高。

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。

四、煤质对锅炉及其辅助设备运行的影响

第一，煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了锅炉出口温度达标。

第二，炉膛容易结焦，对流管束、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。

第三，煤块较大时容易卡住分层给煤器和炉排，影响了煤炭的稳定燃烧和锅炉的安全平稳运行。

第四，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，输煤机、除渣机、抓渣行吊等设备故障增多，煤炭拉运和炉渣拉运成本加大。

第五，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。

第六，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。

五、建议采取的应对措施

第一，加强司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，以便针对不同煤质进行相应的燃烧调整。

第二，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，锅炉的煤层厚度、炉排运行速度、鼓引风量、各风室的配风等运行参数，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，特别是劣质煤的利用率，降低供热运行成本。

第三，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、氧气、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数保持到最佳数值。由煤炭颗粒度不均匀、炉排不平整等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均，操作者要对炉排上的火口或黑带进行人工拨火。

（作者单位：黑龙江省牡丹江市佳日热电厂）