煤质变化对燃煤锅炉热效率的影响

【摘要】通过煤的种类及煤质对锅炉燃烧设备的影响分析、对比检测数据，得出煤质对运行经济性和安全性都有很大影响，提出了加强煤质管理的措施。

【关键词】煤质；燃烧；效率

煤的种类及煤质对锅炉燃烧设备的结构型式、受热面布置、运行经济性和安全性都有很大影响，煤质改变或煤质下降将给锅炉热效率带来严重问题，锅炉热效率的下降直接导致煤耗的上升，加大燃烧成本，增加污染物的排放量，增大环境压力。

1、煤质变化对燃煤锅炉燃烧的影响

大家知道，煤的工业分析主要包括水分、灰分、挥发分、固定碳、硫分和发热量，及时分析和掌握这些指标变化对锅炉的安全、经济运行有着重要的指导意义。锅炉依照设计煤种燃烧可以达到最佳的热效率，如果煤质偏离锅炉设计参数则会对锅炉燃烧工况产生较大影响。

1.1水分的影响

水分的存在不仅使煤中可燃质含量相对减少，降低了发热量，还会因受热蒸发、汽化而消耗大量的热量，导致炉膛温度降低，煤粉着火困难，排烟量增大，用电量增加，同时，增大了输煤系统堵塞的几率。水分高，煤容易在煤仓内形成板结，增加通风阻力，降低炉内温度，炉内着火位置靠后，有效着火面积减少，燃烧时间变短，增加机械和化学不完全燃烧热损失。同时增加烟气量而使排烟热损失增加，降低锅炉热效率，增大引风机负荷，也为低温受热面积灰、腐蚀创造了条件。依据资料煤中的水分每增加5%，由于排烟热损失而使锅炉效率下降5‰左右。

1.2挥发分的影响

在煤的燃烧中，挥发分是最为重要的指标，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。挥发分越高，煤越容易燃烧，燃尽效果也最好，煤粉着火提前，火焰中心下移，有利于锅炉水冷壁辐射吸热，可以降低排烟温度水平，有利于提高锅炉热效率降低发电煤耗。挥发分含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。

1.3灰分的影响

燃料中的灰分在燃烧过程中不但不能放出热量而且还要吸收热量。因此，灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟；同时炉膛燃烧温度显著降低，煤的燃尽度变差，造成飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速率降低，火焰的传播速度减小，造成燃烧不良；另外飞灰浓度越高，使锅炉受热面特别是尾部的省煤器、空预器受热面的磨损加剧。排灰量增加，也使得除尘费用及厂用电上升，同时飞灰和炉渣的热物理损失变大，从而降低了锅炉的效率。灰分每增加1%，理论燃烧温度平均降低约5度，因而使煤粉着火发生困难，引起燃烧不良，甚至爆燃，熄火。

1.4热值的影响

发热量是反映煤粉燃烧好坏的一个重要指标。当煤的发热量下降到一定程度时，不仅会引起燃烧不稳定、不完全，而且可能导致锅炉灭火等故障。相反，当发热值超过一定程度时，可能造成一定的燃烧事故。

1.5硫分的影响

煤中含硫量大时，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。[1]

2、煤质变化对燃煤锅炉经济效益的影响

某单位锅炉房设计煤种均为优质烟煤，近几年入煤相对锅炉设计煤种发生了较大变化，根据今年供热系统投运以来的运行情况表明，锅炉煤质一直较差，严重影响供热系统安全经济平稳运行。

根据2012年3月煤质分析报告（见表1），工业分析灰分分别为37.58%、22.58%（设计为15%以下），分别为设计值的2.51倍和1.51倍；固定碳含量分别为38.9%、42.88%（设计为66.19%以上），分别为设计值的58.77%和64.78%；低位发热量分别为15.6MJ/kg、17.68 MJ/kg （折合3730kcal/kg、4228 kcal/kg）设计应为22.19MJ/kg，（折合5307 kcal/kg），分别为设计值的70.3%、79.68%。

可以看出，发热量、固定碳严重偏低、灰分严重偏高，煤质过差，造成煤结焦严重，锅炉房各系统超载运行，锅炉出力严重下降，最差时锅炉负荷最大只能达到3MW，为设计负荷14MW的21.43%，锅炉耗煤居高不下。

3、燃煤锅炉应采取的管理措施

3.1加强入场煤质的选择和管理，尽量保证煤种接近设计煤种参数要求。

3.2加强入场煤、入炉煤的化验分析，准确掌握煤炭的工业分析数据，特别是水分、挥发分、发热量、灰分等指标，及时提供给运行人员便于及时调整锅炉运行参数。

3.3加强入炉煤掺配，保证煤质的稳定性，保证锅炉燃烧的稳定性。

3.4燃烧调整，运行人员可根据煤质化验单给定的煤质变化情况，及时进行燃烧调整合理配风，从而达到安全运行的目的。

3.5定期进行锅炉热效率测定，增加锅炉热效率实时监测点，掌握煤质煤种和燃烧工况发生变化后的数据，使运行人员及时做出调整。

4、煤质与燃煤锅炉的相关性

煤质变差对燃煤锅炉燃烧的稳定性和热效率产生了严重影响，使燃煤锅炉电煤耗大幅升高，降低了锅炉系统运行的经济性。定量分析煤质，当煤质变差对锅炉经济性有影响时，应采取针对性的措施，提高燃煤锅炉燃烧效率，确保企业的经济效益最大化。