鍋爐運(yùn)行論文
煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒的影響及應(yīng)對措施
賈海洋
（河北工程大學(xué)科信學(xué)院，邯鄲市，056038）
摘要：目前，隨著國內(nèi)市場上煤炭價格的一路高歌猛進(jìn)，對于燃煤的火電機(jī)組來說運(yùn)行成本越來越來越高，很多電廠因此敗下陣來。各個電廠都在緊鑼密鼓地進(jìn)行著節(jié)能工作，盡可能地減少運(yùn)行成本。本文通過分析煤炭的燃燒過程、鏈條爐排的燃燒特點(diǎn)及其對煤質(zhì)的要求以及煤質(zhì)不同成分對鍋爐燃燒的影響，提出了在煤質(zhì)發(fā)生變化時的應(yīng)對措施，來保證供熱質(zhì)量達(dá)標(biāo)和安全平穩(wěn)運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：煤質(zhì)；鍋爐；燃燒；應(yīng)對措施
COAL CHANGE ON BOILER COMBUSTION INFLUENCE AND MEASURES
JIA Haiyang
(Kexin College Of Hebei Engineering University, Handan, 056038)
Abstract: At present, the domestic market on coal price for all unconventional, coal-fired power units for the operation cost more and more higher, many power plants so hounest conviction. Each power plant are underway for energy conservation, as far as possible to reduce operation costs. Through analysis of coal combustion process, chain of combustion characteristics of quality of coal and coal quality requirements and different ingredients on the boiler combustion, puts forward the influence of coal changed when measures, to ensure quality and safety heating running smoothly.
Keywords: Coal; Boiler; Combustion; Measures
0 導(dǎo)言：
近年來由于煤炭行業(yè)礦難頻發(fā)，國家對煤礦的整頓進(jìn)一步加大力度，隨著我國內(nèi)地一些小煤礦的關(guān)停，火電廠煤炭供應(yīng)日趨緊張，煤源由原來單一的優(yōu)質(zhì)煤轉(zhuǎn)向?yàn)橐载毭海姑簽橹鞯拿�，煤炭質(zhì)量較以往有很大的變化，煤種雜、煤質(zhì)差，煤種質(zhì)量嚴(yán)重偏離鍋爐的設(shè)計煤種，引發(fā)了各供熱車間司爐工勞動強(qiáng)度明顯加大，鍋爐及輔助設(shè)備故障顯著增加，職工工作環(huán)境有所惡化，環(huán)境保護(hù)工作難度更加突出，造成鍋爐燃燒運(yùn)行困難，鍋爐出口溫度不能達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重影響了鍋爐的正常供熱。
煤中的揮發(fā)物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很快，固定碳劇烈燃燒，放出大量的熱量，煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段；燃燼階段，這個階段使灰渣中的焦碳盡量燒完，以降低不完全燃燒熱損失，提高效率。
良好燃燒必須具備三個條件：1、溫度。溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速度快，燃燒就愈快。層燃爐溫度通常在1100~1300℃。2、空氣�？諝鉀_刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。3、時間。要使煤在爐膛內(nèi)有足夠的燃燒時間。
碳燃燒時在其周圍包上一層灰殼，碳燃燒形成的一氧化碳和二氧化碳往往透過灰殼向外四周擴(kuò)散運(yùn)動，其中一氧化碳遇到氧后又繼續(xù)燃燒形成二氧化碳。也就是說，碳粒燃燒時，灰殼外包圍著一氧化碳和二氧化碳兩層氣體，空氣中的氧必須穿過外殼才能與碳接觸。因此，加大送風(fēng)，增加空氣沖刷碳粒的速度，就容易把外包層的氣體帶走；同時加強(qiáng)機(jī)械撥動，就可破壞灰殼，促使氧氣與碳直接接觸，加快燃燒速度。如果氧氣
1 煤碳的燃燒過程：
煤從進(jìn)入爐膛到燃燒完畢，一般經(jīng)歷四個階段：水分蒸發(fā)階段，當(dāng)溫度達(dá)到105℃左右時，水分全部被蒸發(fā)；揮發(fā)物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)物隨之析出，當(dāng)溫度達(dá)到著火點(diǎn)時，揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快，一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右；焦碳燃燒階段，
不充足，攪動不夠，煤就燒不透，造成灰渣中有許多未參與燃燒的碳核，另外還會使一部分一氧化碳在爐膛中沒有燃燒就隨煙氣排出。
對于大塊煤，必須有較長的燃燒時間，停留時間過短，燃燒不完全。因此，實(shí)際運(yùn)行中，一般采取供給充足的氧氣，采用爐拱和二次風(fēng)來加強(qiáng)擾動，提高燃燒溫度，爐膛容積不宜過小等措施保證煤充分燃燒。
2 鏈條爐排的燃燒特點(diǎn)
鏈條爐排著火條件較差，主要依靠爐膛火焰和爐拱的輻射熱。煤的上面先著火，然
后逐步向下燃燒，在爐排上就出現(xiàn)了明顯的分層區(qū)域，如圖共分五個區(qū)。燃料在新燃燒區(qū)1中預(yù)熱干燥，在爐排上占有相當(dāng)長的區(qū)域。在區(qū)域2中燃料釋放出揮發(fā)分，并著火燃燒。燃燒進(jìn)行得很激烈，來自爐排下部空氣中的氧氣在氧化區(qū)3中迅速耗盡，燃燒產(chǎn)物CO2和水蒸氣上升到還原區(qū)4后，立即被只熱的焦碳所還原。最后在鏈條爐排尾部形成灰渣區(qū)5。
在燃燒準(zhǔn)備區(qū)1和燃燼區(qū)5都不需要很多空氣，而在燃燒區(qū)2、3必須保證有足夠的空氣，否則則會出現(xiàn)空氣在中部不足，而在爐膛前后過剩的現(xiàn)象。為改善以上燃燒狀況，常常采用以下三個措施：合理布置爐拱；采取分段送風(fēng)；增加二次風(fēng)。
3 鏈條爐排對煤種的要求：
鏈條爐排對煤種有一定的選擇性，以揮發(fā)分15%以上，灰熔點(diǎn)高于1250℃以上的弱黏結(jié)、粒度適中，熱值在18800~21000kJ/kg以上的煙煤最為適宜。
煤中含有灰分應(yīng)控制在10%~30%。粉煤（0~6mm）應(yīng)不超過50%~55%，0~3mm的煤粉不超過30%，塊煤尺寸不超過40mm。 煤中含水量推薦值為：煤中小于3mm的煤粉含量為20~40%時，含水量控制在5~7.5%，煤中小于3mm的煤粉含量為80%，含水量控制在12.5%，煤中小于3mm的煤粉含量為~100%，含水量控制在20%。
目前各車間普遍反映煤質(zhì)存在的問題有：1、煤炭灰份較多，2、煤炭顆粒不均，
3、煤炭中含有大量的雜質(zhì)，4、煤炭的發(fā)熱值較低，5、燃燒時不易引燃著火，6、煤炭中水分含量不定。7、煤炭不好燒，爐渣含碳量高。
一般情況下，鍋爐最好使用設(shè)計煤種或與設(shè)計煤種接近的煤種，以確保燃燒穩(wěn)定。近年來由于煤炭供應(yīng)日趨緊張，電廠的煤炭供應(yīng)日趨多元化，煤炭質(zhì)量比以往煤種有很大的差異，對鍋爐的穩(wěn)定燃燒和正常供熱運(yùn)行帶來很大影響。
4煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響
4.1煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個
重要指標(biāo)，當(dāng)煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時，不僅會影響燃燒不穩(wěn)定不完全，而且會導(dǎo)致鍋爐熄火，使鍋爐出口溫度很難達(dá)標(biāo)，影響正常供熱。
4.2揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒提供了極其有利的條件，另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應(yīng)面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。因此，揮發(fā)分含量越大，煤中難燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃燼，揮發(fā)分析出的空隙多，增大反應(yīng)表面積，使燃燒反應(yīng)加快。揮發(fā)份含量降低時，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達(dá)到著火所需的時間變長，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。
4.3煤的灰份在燃燒過程中不但不會發(fā)出熱量，而且還要吸收熱量�；曳趾吭酱�，發(fā)熱量越低，容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲，同時爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物高�；曳趾吭龃螅剂？赡鼙换覍影剂１砻嫒紵俣冉档�，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，造成燃燒不良。另外飛灰濃度增高，使鍋爐受熱面特別是省煤器、空氣預(yù)熱器等處的磨損加劇，除塵量增加，鍋爐飛灰和爐渣物理熱損失增大，降低了鍋爐的熱效率。有關(guān)資料顯示，平均灰份從13%上升到18%，鍋爐的強(qiáng)迫停運(yùn)率將從1.3%上升到7.54%。
4.4煤的顆粒度對鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過大時，煤塊在鍋爐內(nèi)燃燒時停留時間過短，煤炭中的焦碳沒有完全燃燼，爐渣中的含碳量增大，增加了鍋爐爐渣的物理熱損失；顆粒度過小時，細(xì)煤粉在爐排上燃燒時通風(fēng)不好，碳與氧不能很好地接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，易形成黑帶，同時細(xì)煤粉也易被空氣吹起，很快隨著煙氣被帶走，增加了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失，（在層燃燒鍋爐中，盡量不要燃用煤粉（~3mm）含量超過30%的`煤種）。因此要根據(jù)煤炭顆粒度合理調(diào)整給風(fēng)量。
4.5煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對燃煤的著火特性影響一致，少量水分對著火有利，從燃燒動力學(xué)角度看，在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃燒，可以提高火焰黑度，加強(qiáng)燃燒室爐壁的輻射換熱。另外，水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導(dǎo)率。但水分含量過大時，著火熱也隨之增大，同時由于一部分燃燒熱用來加熱水分并使其汽化，降低了爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱都降低，這對著火不利。
4.6煤中雜質(zhì)不僅會吸收煤燃燒生產(chǎn)的熱量，阻礙煤與氧充分接觸，影響煤的燃燒，降低鍋爐熱效率，增大鍋爐運(yùn)行時的除渣除灰量，而且對鍋爐的安全運(yùn)行帶來很大危害。
5煤質(zhì)對鍋爐及其輔助設(shè)備運(yùn)行的影響
當(dāng)進(jìn)入爐膛的煤質(zhì)與鍋爐設(shè)計煤質(zhì)和校核煤質(zhì)要求相差較大時，會對鍋爐燃燒和
輔助設(shè)備帶來如下不良影響：
5.1煤質(zhì)較差時，鍋爐點(diǎn)火和運(yùn)行調(diào)節(jié)困難，難以燃燒，容易滅火，嚴(yán)重影響了鍋爐出口溫度達(dá)標(biāo)。
5.2爐膛容易結(jié)焦，對流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面處磨損嚴(yán)重，且容易積灰，鍋爐送風(fēng)阻力增大，影響鍋爐熱效率。
5.3煤塊較大時容易卡住分層給煤器和爐排，影響了煤炭的穩(wěn)定燃燒和鍋爐的安全
平穩(wěn)運(yùn)行。
5.4煤質(zhì)不好時，鍋爐耗煤量相對增加，爐渣的含碳量也增大，輸煤、除渣系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷大大增加 ，輸煤機(jī)、除渣機(jī)、抓渣行吊等設(shè)備故障增多，煤炭拉運(yùn)和爐渣拉運(yùn)成本加大。
5.5灰分大的煤燃燒后，不僅影響了除塵器的除塵效果，而且增加了除灰、排灰系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，容易出現(xiàn)運(yùn)行故障，對工作環(huán)境和外部環(huán)保都造成了不良影響。
5.6煤質(zhì)含硫量大時，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預(yù)熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運(yùn)行。
6建議采取的應(yīng)對措施
針對目前煤炭供應(yīng)的緊張形勢和煤質(zhì)變化引起的鍋爐燃燒困難，電廠各鍋爐車間應(yīng)該面對現(xiàn)實(shí)，在實(shí)際的供熱運(yùn)行過程中，積極試驗(yàn)和摸索，制定相應(yīng)的可操作性強(qiáng)的應(yīng)對措施，努力調(diào)整好鍋爐的燃燒運(yùn)行工作，保證鍋爐出口溫度達(dá)標(biāo)和減少鍋爐及輔助設(shè)備的運(yùn)行故障，以保證整個供熱工作的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。建議采取如下應(yīng)對措施：
6.1加強(qiáng)鍋爐工的技術(shù)操作水平，使司爐人員及時掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況，特別是煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、顆粒度大小等，以便針對不同煤質(zhì)的進(jìn)行相應(yīng)的燃燒調(diào)整。
6.2加強(qiáng)各煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)工作。通過不斷進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，探索出不同煤種燃燒時，鍋爐的煤層厚度、爐排速度、鼓引風(fēng)量、各風(fēng)室的配風(fēng)等運(yùn)行參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)摸索不同煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)，以提高各種煤質(zhì)，特別是劣質(zhì)煤的利用率，降低供熱運(yùn)行成本。 6.3加強(qiáng)對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)工作。保證煤與空氣量要相配合適，并且要充分混合接觸，爐膛應(yīng)盡量保持高溫，以利于燃燒，調(diào)整鍋爐負(fù)荷按規(guī)定操作，監(jiān)視爐膛負(fù)壓、排煙溫度、氧氣、二氧化碳等含量，使鍋爐運(yùn)行參數(shù)保持到最佳數(shù)值。對由于煤炭顆粒度不均勻、爐排不平整等原因引起的燃燒不完
全、燃燒不均，對爐排上的火口或黑帶進(jìn)行人工撥火。
6.4加強(qiáng)對輸煤工作的管理。對不同的煤種盡量采取按類分別堆放，根據(jù)需要，在不同時期燃用不同的煤種，或按不同的比例搭配使用。輸煤時輸煤工與當(dāng)班司爐工及時溝通，對含水量較低或含粉煤較多的煤種可采取適量加水?dāng)嚢璧霓k法，輸煤時將雜質(zhì)分揀出來，把大顆粒的煤粉碎等。
6.5加強(qiáng)鍋爐燃燒設(shè)備和輔助設(shè)備的巡檢及維修工作。及時排除鍋爐及輔助設(shè)備（特別是鍋爐本體密封、爐排、分層給煤器、省煤器、空氣預(yù)熱器、除渣除塵等設(shè)備）出現(xiàn)的故障。
6.6加強(qiáng)對鍋爐送風(fēng)和爐膛溫度的控制，保持較高的爐膛溫度，有利于煤的著火和燃燼，爐膛溫度越低，越不利于燃燒。
6.7加強(qiáng)對煤的保管工作。采取切實(shí)有效的措施，防止儲煤風(fēng)化和自燃，降低煤質(zhì)質(zhì)量，增加燃燒難度。 參考文獻(xiàn)：
6.8加強(qiáng)對進(jìn)煤質(zhì)量的嚴(yán)格控制和管理，開辟煤質(zhì)較好、較為穩(wěn)定的煤源市場，及時準(zhǔn)確地掌握進(jìn)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，提供給各供熱車間，以便運(yùn)行管理人員選擇較為適應(yīng)本單位鍋爐的煤種，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)。
6.9采用比較成熟的先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備改變?nèi)紵隣顩r。如分層給煤技術(shù)，煤炭助燃劑，振動碎煤機(jī)等。
6.10對個別不適應(yīng)新煤種的鍋爐進(jìn)行局部改造。如爐排、前后拱的改造等。
7結(jié)論
隨著煤炭供應(yīng)的日趨緊張，煤質(zhì)隨時都會發(fā)生很大的變化，摸索研究不同煤種適應(yīng)電站現(xiàn)有型號的鍋爐，最大限度降低煤質(zhì)變化對鍋爐運(yùn)行燃燒帶來的不利影響，實(shí)現(xiàn)供熱鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行，不僅可以提高電站整體的經(jīng)濟(jì)效益，最重要的可以保證市民的正常用電。
[1] 孫 濤 . 《鍋爐工實(shí)用技術(shù)手冊》 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 2002.10
[1] SUN Tao 《Boiler man practical technical manuals》 Jiangsu Science And Technology Publishing House 2002.10
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[2] WANG Baotian 《The coal boiler combustion caused the analysis of the problems and countermeasures》China power press
[3] 劉早霞. 《鍋爐運(yùn)行》 （第二版） 中國電力出版社
[3] LIU Zaoxia 《Boiler operation》 （The second edition）China power press
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