煤质变化对锅炉燃烧的影响1

煤质变化对锅炉燃烧的影响以及应对措施近年来，由于煤炭煤种多元化，煤质有较大的变化，煤种杂、煤质差、煤种质量严重偏离设计煤种，引发了职工劳动强度显著加大，锅炉辅助设备故障率显著增加，职工工作环境恶化，环保工作难度更加突出，造成锅炉燃烧运行困难，锅炉出口难度不达标。

煤炭的燃烧过程：煤从进入炉膛燃烧完毕，一般经历四个阶段。水分的蒸发阶段，当温度达到150℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸取热量，温度继续上升挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦炭燃烧阶段，煤中的挥发物燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦炭。此时焦炭温度上升很快，因固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃尽程度，主要取决于这个阶段，这个阶段使灰渣中的焦炭尽量燃完，以降低不完全燃烧热损失。良好的燃烧必须具备三个条件：1、温度。温度越高化学反应越快，燃烧越快。炉膛温度通常在900～950℃之间；2、空气。空气冲刷碳表面的速度越快，碳和氧接触越好，燃烧就越快；3、时间。要使煤在炉膛内有足够的时间燃烧。

碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳，往往透过灰壳向四外扩散运动，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，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两种气体，空气中的氧，必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风、增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强扰动，就可以破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳粒，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排除。

对于大颗粒的燃料，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，在实际运行中，一般采取供给充足的氧，采用二次风来扰动，提高燃烧温度，风量不宜过小等措施，保证燃料充分燃烧。

1、对煤种的要求：

煤种有一定的选择性，以挥发份15%以上、灰熔点高于1250℃以上的若黏结、粒度适中、热值在3500～4500大卡以上的煤最为适宜。

煤的灰分：应控制在10～30%，粒度控制在0～15mm应不超过50～55%、0～10mm应控制在不超过30%，煤的最大粒径不超过20mm。

煤中含水推荐值：煤中粒径小于3mm占总量的20～40%时，含水量应控制在8%，煤中粒径小于3mm占总量的80%时，含水量应控制在7%以下，煤中粒径小于3mm为100%时，含水量应控制在6%以下。

煤质存在的问题：煤炭灰分较多；煤的粒度不均匀；煤中含有大量杂质；煤的发热量较低；燃烧不易引燃着火；煤中含水分不定；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相接近的煤种，以确保燃烧稳定。由于煤质有很大的差异，对锅炉的稳定燃烧和正常供热运行带来很大影响。

2、煤质对锅炉稳定燃烧的影响：

煤的发热量是反映煤质的好坏的一个重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影响燃烧不稳定、不完全，而且会导致锅炉灭火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常运行。

挥发份在较低的温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦炭粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件。另外，挥发份的析出，又增加了焦炭内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦炭的燃烧速度。因此，挥发份含量越大，锅炉难燃的固定碳成分越少，煤越容易燃尽、挥发份析出的孔隙多、增加反应表面积，使燃烧反应加快。挥发份含量低时，煤着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难达到燃烧所需的时间延长，燃烧稳定性差，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。

煤的灰分在燃烧过程中，不但不发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃尽

度降低，造成飞灰可燃物升高。灰分含碳量增大，碳粒可能被灰包裹着，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增加，使锅炉受热面的磨损加剧、除尘量增加、锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉效率。

煤的粒度对锅炉的燃烧有很大影响。煤粒过大时，煤粒在锅炉内燃烧时停留的时间过短，煤炭中的焦炭，没有完全燃尽，炉渣中的含碳量增大，增加了锅炉炉渣中的物理损失；颗粒度过小，细颗粒的煤被风带走，碳与氧不能很好的接触发生化学反应，同时细颗粒的煤，也容易被风吹起，很快随着烟气被带走，增加了锅炉烟气中的飞灰损失，因此要根据煤炭粒度，合理调整风量。

煤的水分在一定含量限度内，与挥发份对煤的着火特性影响一致。少量的水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰中，水蒸汽对燃烧具有催化作用，可以加强焦炭的燃烧，可以提高火焰温度，加强燃烧室水冷壁的辐射换热。另外，水蒸汽分解时产生的氢分子和氢氧根，可以提高火焰的传导率。但水分含量过大时，着火热也随之增大，同时由于一部分燃烧用来加热水分并使之汽化，降低了炉内烟气温度，从而使煤粒被吸卷的烟气温度以及火焰，对焦碳的辐射热都降低，这对着火不利。

煤中杂质不仅会吸收燃料燃烧产生的热量，阻碍煤与氧气充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉效率，增大锅炉运行时的除渣、除灰量，而且对锅炉的安全运行，带来很大危害。

3、煤质对锅炉及辅助设备运行的影响：

当进入炉膛的煤质与锅炉设计煤质校核煤质要求相差较大时，会对锅炉燃烧和辅助设备带来如下不良影响：

煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧、容易灭火，严重影响锅炉的出口温度达标；

炉膛容易形成焦块，对水冷壁和过热器管等受热面磨损严重，且容易积灰，锅炉送风阻力增大，影响锅炉热效率；

灰分太大的煤燃烧后，不仅影响除尘器的除尘效率，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境都造成了不良影响：煤质含碳量大时，容易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空预器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影响安全运行。

4、建议采取的应对措施：

针对煤质变化引起的锅炉运行困难，应该面对现实，在实际运行过程中，应积极试验和摸索，制定相应的可操作性强的应对措施，努力调整好锅炉的燃烧稳定工作，保证锅炉出口温度达标和减少辅助设备的运行故障，保证整个工作安全、稳定、经济运行。

措施：加强锅炉运行人员的技术操作水平，使锅炉运行人员及时掌握入炉煤的分析情况，特别是煤的发热量、挥发份、灰分、颗粒度大小等，以便针对不同的煤质进行相应的燃烧调整。

加强各煤种的混烧、掺烧和配煤技术，通过不断进行燃烧调整、试验，探索出不同煤种燃烧时的配风等运行参数，并且在此基础上试验摸索不同煤种的混烧、掺烧和配煤技术，以提高各煤种、特别是劣质煤的利用率，降低供热运行成本。

加强对锅炉运行的燃烧调节工作，保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛要尽量保持高温，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、氧量、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数，保持最佳数值。对于煤颗粒不均匀等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均匀，对锅炉进行调整。

加强输煤工作的管理。对不同煤种尽量采取按类别堆放，根据需要，在不同时期，燃用不同的煤种或按不同的比例搭配使用。输煤时，输煤工要与当班司炉及时沟通，对含水量较低或粒度较小、较大时可采用适当加以搅拌地方法，及时进行破碎机的调整等。

加强锅炉燃烧设备和辅助设备的巡检及检修工作，及时排除锅炉辅助设备特别是本体密封、给煤机、旋过、过热器、省煤器、空预器等设备出现的故障。

加强对锅炉送风机和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃尽，炉膛温度越低越不利于燃烧。