煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响研究

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煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。

摘要：煤质的变化情况会直接影响电厂锅炉运行燃烧效率，影响电厂锅炉运行的经济性，要想实现电厂考核运行经济性，需要分析煤质对其的影响。煤的种类会很大程度影响锅炉燃烧的受热、结构、安全性、经济性，因此需控制不同煤质，以便于提高燃烧效率。文章分析了电厂锅炉运行现状、煤质变化对经济性的影响，并提出了解决建议。

关键词：煤质;经济性;燃烧效率;煤炭资源;电厂锅炉运行

国家的一次能源实际上就是指煤炭，由于煤炭资源消耗量日益增加，使得价格不断增加、市场越来越紧张，促使现阶段燃煤市场普遍存在使用混煤的问题：一是电厂被动应用混煤。生产煤炭的部门利用不同的掺和方式来不断满足实际需求，改变劣质煤自身特点，降低煤价;二是为了保证电厂可以稳定、安全地降低成本，改善煤质特性也是混煤的主要原因。依据特定煤种合理设计燃煤电厂锅炉，设计煤种的差异，导致不同结构、不同炉型、不同燃烧器以及运行后的方式也不相同。电厂锅炉运行的过程中，煤质变化会在一定程度上影响安全性和经济性，所以需要不断分析煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响。

一、燃煤电厂锅炉运行现状分析

电厂锅炉能否正常运行是保证电厂运营产能和安全经济运行的基础，电厂锅炉运行的过程中，需要实时进行监视，保证正常的汽包水位、炉膛压力和主汽参数，需要具有一致的机组负荷和锅炉蒸发量。

1.1 炉膛结渣分析

在设计大型燃煤电厂锅炉的时候，需要合理分析燃煤的种类，依据业主所提供的煤种，来当作设计燃烧器和锅炉炉膛的重要选型参数。设计相关人员需要切实掌握好燃煤煤种特性和着火燃尽性，在设计锅炉炉膛的时候，例如，在选择炉膛断面热负荷、炉膛的容积热负荷、炉膛火焰高度、燃烧器区域壁面热负荷等相关参数的时候，需要保证有一定的可靠性。如果炉膛容积、水冷壁面积、炉膛横截面积等设计参数选用过小，会导致严重的结渣问题。在电厂锅炉运行过程中，影响炉膛结渣的原因就是燃煤特性和种类。一般情况下，电厂锅炉燃煤都不能完全满足设计的实际规范需求，在燃烧的过程中，判断是否会形成结渣的最主要依据是灰的熔融性，利用锅炉运行过程中灰成分和还原性气氛强弱来决定灰熔点的高低，如果具有比较低的灰熔点，会出现比较严重的结渣问题。

1.2 氮氧化物的排放分析

随着人们生活水平的不断提高，使得人们越来越重视环境保护问题，国家不断提高治理空气的力度，制定更加严格的排放标准，所以需要合理分析电厂燃煤锅炉运行现状，绩效考核的基本规范就是监控氮氧化物的排放。在燃烧燃煤的时候，高温的情况下，氨会与氧气发生一定反应，形成氮氧化物，主要包括二氧化氮、一氧化氮，90%以上都是一氧化氮，在低温情况下，一氧化氮会由于空气中的氧化作用形成二氧化氮。在上述反应过程中，温度会具有一定的影响，因此降低氮氧化物的主要方式就是降低在锅炉燃烧中烟气停留在高温区域的时间和降低烟气温度，不断分析低碳燃烧技术，主要包括炉内还原及再燃技术、空气分级技术、低氮燃烧器技术等，可以很好地解决上述排放氮氧化物的问题，以便于能够保证排放氮氧化物的质量和浓度符合国家标准。

1.3 混煤燃烧分析

电厂燃煤锅炉是煤炭资源消耗大户，为了能够有效降低成本、增加能源的利用率，需要依据燃烧分子结构和性能来划分不同煤种，然后依据相应比例进行混合，最后进行加工生产，然后形成具有一定运行效率的混合煤，不但可以缓解目前紧缺煤炭资源的问题，也可以充分满足实际供电需求。但是在使用混合煤的时候，会具有一定的问题和不足，由于混合煤没有设计好燃烧性能以及单种煤性能，因此需要不断克服掺烧技术的不足，例如燃烧稳定性、不易着火等问题，需要合理匹配锅炉和燃尽量，并且保证能够合理地解决炉膛负压波动和风机点偏离的问题。

二、不同煤种燃烧技术指标

如表1所示是几种不同煤质的燃烧数据，从表1可以发现，燃烧性能最好的就是神混2号和伊泰神木煤;次之的是神华神木煤和神华配煤2号。燃烧热效率接近93.6%的就是神华神木煤、伊泰神木煤、神混2号煤，其中相对较低的是神华配煤2号，大约具有93.4%的热效率，主要含量就是灰分，导致不能充分燃烧。从低到高的供电耗能为：神混2号、神华神木煤、山西优混煤(Vad1=29.1)、神华配煤2号、伊泰神木煤和山西优混煤。

三、煤质变化对锅炉经济性的影响

众所周知，分析煤工业的时候，包括以下方面：挥发分、灰分、水分、硫分、发热量以及固定碳。需要充分了解以及掌握上述因素对电厂锅炉安全运行的影响及意义。在设计锅炉的时候，需要保证能够具有最佳的热效率，如果设计的时候具有偏离的锅炉参数，会很大程度上影响燃烧的情况。

3.1 水分的影响

燃烧过程中如果具有水分，不仅会降低发热量和可燃物质的含量，还会由于气化、蒸发等消耗大量热量，促使降低炉膛内部温度，使得煤粉很难着火，具有比较大的排烟量，增加用电量，此外还会提高堵塞输煤系统的概率。水分越高，会越容易导致仓内的煤形成板结，提高通风阻力，从而降低炉内温度，拥有比较靠后的炉内着火点，降低有效着火范围，缩短燃烧时间，提高化学以及机械的不完善损失，还会提高烟气量，使得不断提高烟热的损失，减少热效率，提高引风机的负荷，为腐蚀和低温受热提供一定基础和保证。

3.2 挥发分的影响

在燃烧煤的过程中，最重要的指标就是挥发分，在比较低温度的情况下，挥发分会燃烧和析出，并且随着不断燃烧放热，促使快速增加焦碳粒温度，为燃烧以及着火提供了依据和保障，此外，析出挥发分会提高内部焦炭孔隙以及外部反应面积，可以在一定程度上增加燃烧焦炭的速度。具有越高的挥发分，就会越容易燃烧煤，也就拥有越高的燃烧效果，提前煤粉着火点，下移火焰中心，对于锅炉吸收热具有一定作用，还可以不断减少炮眼温度，对于降低发电耗能和提高热效率具有很大作用。

3.3 灰分的影响

在燃烧过程中，燃料灰分不仅不会释放出相应的热量，还会不断吸收热量，所以具有越大的灰分含量，就存在越低的发热量，使得延迟着火和着火困难，此外，还会明显降低炉膛内部燃烧温度，降低煤的燃尽度，使得出现高的飞灰可燃物。如果具有比较大含量的灰分，灰分可能会包裹碳粒，降低碳粒表面燃烧速度，减少传播火焰的速度，出现不良燃烧的问题。煤提高1%的灰分，从理论上来说，就会降低5℃的燃烧温度，所以会使得发生困难着火、不良燃烧或者爆炸等问题。

四、提高电厂锅炉运行效率的措施

4.1 做好燃煤的选择

在设计电厂燃煤锅炉的时候，设计过程中需要以特定煤种为基础，选择不同种类的燃煤，设计锅炉结构、炉型就会不同，此外，还会具有不同的制粉系统、燃烧器、锅炉运行方式，所以，在选择燃煤的时候，如果具有和设计不一致煤种的时候，会对锅炉整体运行的安全性和经济性造成影响，影响电厂燃煤运行实际效率的主要原因就是燃煤的选择。相关人员通过对电厂进行实际燃烧实验，分析不同种类的燃烧的经济性、结渣特性、燃烧指标、相对磨损性等，可以发现，最小燃尽性能的就是2号燃煤和伊泰神木煤;伊泰神木煤中存在一定的山西优质混煤，具有相对比较低含量的飞灰可燃物;对电厂锅炉内部具有最小相对磨损性的就是伊泰神木煤;掺烧或者单烧煤的时候，都具有比较轻微的对于屏式过热器以及锅炉水冷壁的结渣程度。综合分析电厂燃煤锅炉的实际负荷能力、运行成本、飞灰利用状态、维护成本、供电成本等因素，在选择燃煤的时候，作为电厂主要的煤种需要优先考虑山西优混煤、伊泰神木煤、华神木煤、神华配煤。

4.2 提高锅炉燃料燃烧的质量

想要有效增加燃烧燃料的质量，需要不断分析和重视炉膛、煤种等，合理调节输送二次风和一次风的情况，增加电厂燃煤锅炉实际运行效率，如合理调节燃烧煤粉需要的过量空气系数和空气量，以便于可以增加燃烧燃煤的质量。一般来说，在燃烧煤粉的时候主要应用的是劣质煤、无烟煤、贫煤等，其中最好的过量空气系数就是在1.2～1.25之间，燃用烟煤和褐煤的最好过量空气系数就是在1.15～1.20之间。在运行电厂锅炉的时候，用来加热和干燥煤粉的就是一次风，为燃烧提供一定热量，利用送风机进入到燃烧设备中用来吸高温烟气的是二次风，此外，还可以为燃烧提供一定的氧气，保证可以正常运行。所以，需要有效地控制

一、二次风，合理控制出口温度，不断增加燃烧燃料的质量，同时，需要选择合理的煤种，一般小粒径不能高于6mm的20%、大粒径不能高于40mm的20%，上述方式可以在一定程度上增加燃烧效率。

五、结语

总而言之，研究煤质对电厂锅炉运行及经济性影响，对于促进电厂经济发展、安全运行具有重要意义，分析煤质情况，可以利用不同方式来控制不同煤种，充分提高燃烧效率，达到企业效益最大化的目的。

参考文献：

[1] 王韵.煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究[J].建筑工程技术与设计，2014，(33).

[2] 温智勇，谭晶，钟俊，等.煤质对电厂锅炉运行及经济性影响的研究[J].电力科学与工程，2012，28(9).

煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响研究