煤质变化对锅炉燃烧影响探讨

煤质变化对锅炉燃烧影响探讨

作者：吴海波

来源：《现代商贸工业》2013年第06期

摘要：通过解析煤在锅炉中的燃烧过程及特点，结合电厂的实际情况从煤中所含水分、挥发分、灰分、硫分、煤粉的细度、发热量等六个方面着重分析了煤质变化对锅炉燃烧的影响，以实现供热锅炉的优化运行。

关键词：煤质变化；燃烧；影响

中图分类号： TB

文献标识码： A

文章编号： 16723198（2013）06016202

0 引言

目前，我国经济高速发展，对能源需求旺盛，国家对煤矿业的整顿力度逐步加大等诸多原因导致煤炭供应紧张，煤炭质量出现了很大的变化，品质高低不等，使得锅炉燃用煤质难以得到保证。在锅炉运行实践中，煤质变化所引起的燃烧器结焦、水冷壁结焦、锅炉受热面超温等一系列问题，给锅炉运行带来了安全隐患，也直接影响着锅炉运行的经济性。因此，研究煤质对锅炉燃烧系统运行性能的影响，采取控制调整措施，能够提高锅炉运行的安全性和经济性。

1 电厂燃用煤质特性分析

燃煤电厂燃烧的煤炭是经过磨制过后的煤粉，主要由挥发分、固定碳、水分以及灰分等成分组成。因此，在分析煤的常规特性对锅炉运行的影响时，主要从其工业分析成分及其他有效显著影响的特性进行分析。大唐长春第二热电厂200MW燃煤锅炉为哈尔滨锅炉厂生产，型号为HG-670/140-YM9，锅炉采用自然循环单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣煤粉运行模式，运转层以上露天布置，全钢架悬吊结构。

2 煤质特性指标对锅炉稳定燃烧的影响

2.1 水分的影响

燃煤所含的水分是惰性物质，它的存在会使煤中的可燃质含量相对减少，降低发热量，影响运行的可靠性和经济性。同时，也增加了厂用电率和给煤系统堵塞的机率，影响正常供煤。此外，煤中水分所带来的排烟量增加，将增加引风机的负荷，减短其使用寿命。一般来讲，当煤中水分大于8%时，就会给制煤系统带来一定麻烦；如果水分超过12%-17%，则会严重威胁

运行的安全可靠性。另外，煤中水分也会浪费消耗掉运输能力，降低煤炭的性价比。因此，煤中的水分含量过高，对煤粉的着火、充分燃烧都不利。

2.2 挥发分的影响

挥发分是煤在加热过程中分析出来的一些可燃性气体，其着火温度低，是固体燃料的重要成分特性，对燃料的着火和燃烧有很大影响。煤中挥发分含量大小是评定其燃烧性能的重要指标，也是发电厂用煤的重要煤质指标。挥发分着火点低，能在较低温度下析出和燃烧，并且释放大量的热量。一方面，这些热量被焦炭粒吸收后，温度迅速提高，为煤粉的燃烧提供了有利条件。另一方面，由于化学反应，挥发分的析出使煤粉颗粒具有孔隙性，增大了与助燃空气的接触面积，这有利于提高焦炭的燃烧速度。因而，挥发分的高低对煤的着火和燃烧有较大影响。挥发分高的煤粉燃点温度约在800℃左右，挥发分低的煤粉燃点温度可能达到1100℃以上。挥发分含量越高，煤中难燃的固定碳含量越少，煤粉越易着火、燃尽，燃烧也越稳定。挥发分含量降低时，煤粉气流着火温度显著提高，着火热随之增大，着火困难，燃烧不稳定，化学和机械不完全燃烧热损失增加，排烟损失增大，严重时可能引起炉膛灭火。一般来说，火力发电厂用煤，要求燃煤挥发分不低于18%。

2.3 灰分的影响

煤中灰分是有害成分，在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量，损失大量的物理显热。灰分对锅炉燃烧的影响主要体现在以下几个方面：

（1）影响着火、燃烧过程。灰分含量增加，会使煤粒表面形成灰分外壳，阻碍碳与氧气接触发生化学反应，造成燃烧不尽，降低热能的利用，增加机械不完全燃烧热损失，造成燃烧不良。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。

（2）影响安全运行。从运行的安全角度来看，随着燃煤含灰分的增多，锅炉设备运行寿命缩短，经济性降低。从具体成分数据的角度来看，当煤的折算灰分大于15%时，会造成输煤、制粉、引风、除尘等设备的磨损，增加锅炉设备的漏风、堵灰等事故的发生率，带来安全隐患。因此，从燃烧稳定和运行安全、经济的角度来考虑，固态排渣炉燃用的灰分不宜超过40%。

（3）环境污染严重。灰分是造成坏境污染的根源。多灰煤的燃用会使得电厂排放的粉尘、灰渣也随之急剧增加，严重污染环境。

2.4 硫分的影响

硫分是一种极其有害的杂质，对焦化、气化和燃烧都会带来极为不利的影响。如果煤粉的含硫量过高，在化学反应的作用下，硫酸蒸汽冷却后变成硫酸，会腐蚀锅炉高、低温受热面，导致堵灰和烟道堵塞问题的发生。同时，随着含硫量的增加，会加剧煤的氧化自燃的倾向，因

而，高硫分煤不宜在仓内久存。另外，可燃硫在燃烧过程中被氧化产生SO2随烟气逸出烟囱，加大了对周围环境的污染。

2.5 煤粉细度的影响

煤粉的细度对锅炉的燃烧有很大影响。煤粉细度，它象征煤粉中各种大小粒度的质量百分率，能很好的反映煤粉的均匀特性，是监督制粉系统运行工况的重要煤质指标。从燃烧的观点来看，煤粉越细燃烧越完全，未燃尽的热损失就越少，同时也有利于减少锅炉的结渣。但是，煤粉过细，炉膛出口温度将升高，增加了磨煤机使用时间，电能消耗也就越大。相反，煤粉过粗时，煤块在锅炉内停留时间过短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，增加了锅炉炉渣的物理热损失；另外，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，融化比例高，冲刷水冷壁后容易引起结渣。因此，应根据不同煤种的特性，将对煤粉细度的要求与制粉系统费用二者进行综合技术经济比较后来确定最合理的煤粉细度，以达到锅炉的最佳经济燃烧系统。

2.6 发热量的影响

煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放出的热量，由煤中固定碳含量来决定，是煤炭作为燃料利用的一个重要的煤质特性指标，也是反映煤质好坏的一个重要指标。煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。煤的发热量降低，则同样的锅炉负荷的情况下，实际燃料量增大，引起炉膛出口温度升高，而炉膛内单位辐射吸热却降低。同时，输送煤粉所需的一次风量也相应增加，导致煤粉细度相对变粗。当煤的发热量下降到一定程度时，会使煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃尽，而且可能导致锅炉灭火等严重事故的发生。

3 结语

近来年，由电煤供应紧张、煤质多变而引发的锅炉燃烧问题日益严峻，各发电企业应当制定相应的措施，降低煤质变化给锅炉燃烧带来的不利影响，确保锅炉设备的稳定经济运行。首先，应加强混煤或配煤工作。要降低煤质变化对锅炉不良影响，尽量选择与设计煤质相近的燃煤，控制混煤的质量，提高劣质煤的利用率。其次，应加强煤质管理。锅炉运行人员要准确掌握入炉煤的煤质分析情况，清晰入炉煤的工业分析数据，如挥发分、发热量、灰分等相关数据，以便及时调整并确保各参数在正常范围内运行。煤粉浓度是锅炉煤粉燃烧最为密切的控制参数，通过燃烧调整试验确定锅炉一、二次风的配风方式，根据煤质情况调整控制一次风速在合理的范围，从而有利于煤粉燃烧。加大锅炉运行人员的现场巡检力度，着重检查炉内煤粉燃烧情况，及时掌握是否存在结渣或燃烧不稳现象。最后，加强设备检修管理。加强与锅炉燃烧有关设备的检查维护，当出现缺陷时及时消除，保证设备工作正常。

参考文献

[1] 沈桂男.煤质变化对锅炉运行经济性的影响[J].华东电力，2005，（3）.