配煤对锅炉燃烧_除尘和脱硫性能的影响

第32卷第2期华北电力大学学报
Vol.32,No.22005年3月
Journal of North China Electric Power University Mar.,2005
收稿日期：2004-03-23.
作者简介：冯亚娜(1971－),女,华北电力大学环境科学与工程学院硕士研究生.
配煤对锅炉燃烧、除尘和脱硫性能的影响
冯亚娜，胡满银，付延春
（华北电力大学环境科学与工程学院，河北保定071003）
摘要：针对我国电厂用煤的现状，在综合考虑锅炉燃烧和烟气除尘、脱硫的基础上，通过建立数学模型，推导出基于煤质指标计算锅炉效率、除尘效率、脱硫率的公式，并分析研究了3煤种配煤对锅炉燃烧和除尘、脱硫性能的影响，可为电厂优化配煤方案提供参考依据。

关键词：配煤；脱硫；除尘；电站锅炉中图分类号：TK16
文献标识码：A
文章编号：1007-2691(2005)02-0086-04
Effect of blended coals on combustion,desulfurization and dust collection
FENG Ya-na,HU Man-yin,FU Yan-chun
(School of Environmental Science and Engineering,North China Electric Power University,Baoding 071003,China )Abstract:Combing combustion in boiler and the request to reduce SO 2and dust emission,the mathematic models were made and calculation formulas which related to coal quality index were found out.The effect on combustion,desulfurization and dust collection with blended coals by three kinds of coals was studied.Key word:coal blending;desulfurization;dust collection;boiler in power station
引言
我国的能源消费中煤炭约占80%，其中发电用煤占到32%，而目前大部分电厂很难燃用设计煤种，实际用煤的品种繁杂且质量不均，经常不符合锅炉用煤要求，致使锅炉出力下降、燃煤效率低并且污染严重，而配煤技术可以现实、有效地改变这一状况。

近年来，国外电厂普遍采用配煤手段来控制入炉煤质，以保证锅炉的高利用率和高效率，尤其是伴随着清洁煤技术研究的大力开展，配煤作为一种提供稳定煤质而达到清洁燃烧的简便方法，日益引起国外电力行业的重视。

我国动力配煤技术可以说还处于初级发展阶段，配煤生产线往往只根据简单的煤质指标凭经验进行配煤，没有考虑配煤
燃烧后能否满足环保要求，一些电厂因供煤紧张而
主动掺烧性能差异较大的煤，造成燃烧不稳，锅炉效率大幅下降，污染物排放量增加等问题。

配煤首先要考虑煤的着火燃烧燃尽性能[1]、结渣与积灰性能[2]，在保证配煤的挥发分V （辅以发热量）、灰分A 、水分M 、硫分S 及煤灰软化温度ST （辅以发热量）等6种特性参数符合我国当前发电用煤质量指标的基础上，本文将电厂锅炉和与其配套的电除尘器、湿式烟气脱硫装置作为一个整体，全面考察了配煤对燃烧和环保方面的影响。

1建立数学模型
本文将锅炉燃烧、烟气除尘和脱硫作为一个整体的系统来考虑，对DG-1025/177-2型锅炉、电
冯亚娜等：配煤对锅炉燃烧、除尘和脱硫性能影响的研究
第2期87除尘器和较成熟的湿式脱硫工艺进行了研究。

基于
动力配煤的基本原理，按单煤的加权平均理论值计
算了配煤指标。

1.1锅炉效率计算公式推导
由锅炉燃烧原理可知
2
=py py
×
/100
4
py
=
1k0，（3
）
RO2
+195H2O0,（4
）
0,（5
）
0,（6
）
１．
８７
ar
H2O
0=
11.1
ar+
1.24
ar+0.016
1
N2
=0.79ar,（9
）
ar ar ar,
(10)
式中N
B为锅炉效率，%；q2为排烟热损失，%；q3为
化学不完全燃烧热损失，%，取0；q
4为机械不完全
燃烧热损失，%，取1.5%；q
5为散热损失，%，取0.2%；
q6为其他热损失，%，取0；I py为排烟焓，J/g ；为理
论烟气焓，J/g；a
py为空气预热器出口处过量空气系
数，计算得1.53；lk0为25℃
时空气焓，J/g；V0为理论空气量，m3/kg；V RO2为烟气
中CO
2,SO2体积之和，m3/kg；V0H2O为理论水蒸气量，
m3/kg。

将常数代入上面各式最终推导出锅炉效率
的计算公式
N B=98.37.083O ar+
1.56N ar+8.939S ar+
2.827M ar)/Q net,ar。

(11)
可见锅炉效率与煤的化学分析成分和低位发热量有
关，而与灰分无关。

1.2电除尘器除尘性能的计算
影响电除尘器性能的主要因素有诸多方面，除
了其本身的设计、制造、安装、运行维护和管理等
方面的原因，锅炉运行工况、煤种变化、烟温、漏
风、锅炉负荷、飞灰粒度等因素也对电除尘器的性
能有较大影响。

当煤种变化时，对电除尘性能的影响主要表现
在燃烧后产生的烟气量、烟气含湿量、含尘浓度、
粉尘性质以及粉尘的驱进速度发生改变等方面。

因
此，在文献[3]的基础上，煤种对电除尘器性能
的影响有如下数学模型：
N e=1A×W e/Q),(12
)
ar
0.625,(13)
又因为
j
×
273+150
273
,(14)
B j=100Q B/[N B×Q net,ar×(1-q4)],(15
)
RO2
+H2O0
+1.161
p
0.0482O ar)/(N B×Q net,ar)，(17)
N e=1318
274)。

(18)
可见燃煤中的硫分含量和其他化学分析指标都是除
尘效率影响因素。

1.3表示脱硫性能的数学模型
理论上认为煤中所含硫可全部转化为SO
2，并
依此计算煤燃烧所排放出的SO
2的量。

但文献研究
表明：煤灰中CaO，MgO成分的存在，会与SO
2
产生化学反应，在一定程度上减少其排放量，即燃
煤自身具有一定脱硫能力，在四角布置直流煤粉试
验炉上进行试验结果表明，燃煤自身脱硫效率约为
24%~34%[4]。

本文取燃煤自身脱硫效率为25%
，设
２５％，１ｋｇ煤燃烧生成的SO
2量为x,根据
SO2生成方程式
S+O2→SO2，
推算出
１
SO2=2×104
×
25%ar
/27
5y。

(19)
另外根据湿式石灰石
的单元回归方程
４１０ＳＯ
2
，（20）
华北电力大学学报882005年
相关系数
）等。

3.1发热量不同的3种煤配煤效果
由表3和图1可以看出：单独燃烧发热量最低的徐州烟煤时产生的烟气最大，SO 2浓度低，无需脱硫，但对应的锅炉效率和除尘效率均偏低，而单独使用发热量高的新汶烟煤产生的SO 2浓度会超过火电厂SO 2最高允许排放标准（1200mg/m 3），须另外安装脱硫设备。

当采用配煤技术后，以上问题
表3第1组配煤计算结果
Tab.3Calculation results of first group of blended coal
序号煤样Q/(m 31)N B /(%)N e /(%)C SO 2
/(mg
3)1徐州烟煤637.7289.6793.73295.892淮南烟煤529.7691.0298.32391.683新汶烟煤504.8791.3499.991270.284淮30徐10新60521.9491.1299.93928.715淮30徐20新50532.8690.9899.87835.046淮30徐30新40544.4790.8499.75739.007淮30徐40新30556.9690.6899.50640.508淮30徐50新20570.3990.5199.02539.449淮30徐60新10584.9190.3298.14435.7410淮40徐10新50524.6191.0499.89845.4811淮40徐20新40535.4390.9599.78750.0012淮40徐30新30547.3290.8099.58652.0513淮40徐30新30559.7290.7099.17551.5914淮40徐50新10573.3190.5598.30448.51
88
92
96
100
2468101214
效率/（%）
煤样序号
除尘效率
锅炉效率
2
4
6
810
12
14
煤样序号
14001200
10008006004002000
图1第1组配煤效果图
Fig.1Effect of the first group of blended coal
S O
m
均可得以解决。

另外，发热量居中的淮南烟煤在混煤中所占比例从30%上升到40%时,对锅炉的燃烧运行和除尘脱硫效果影响并不显著，所以3煤种配煤时，在满足锅炉以及大气环境对煤质要求的前提下，可减小发热量居中的煤种用量，最大限度地利用低质煤。

3.2硫分不同的3种煤配煤效果
硫分不同的3种煤配煤计算结果见表4，根据表4做第2组混煤燃烧状况图如图2。

表4第2组配煤计算结果
Tab.4Calculation results of second group of blended
coal
序Q N B N e C SO
2
s m
浓度/（m g。