胡海洋
国能粤电台山发电有限公司 广东台山 529228
摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。煤炭作为我国经济发展过程中最常用到的能源，在电厂生产过程中对煤炭的需求量较大。近年来在煤矿业整改力度不断加大的新形势下，煤炭质量发生了较大的变化，煤炭品质参差不齐，这对锅炉燃烧效率带来了较大的影响。由于煤质的变化，在锅炉实际运用中一些问题不断暴露出来，严重影响了锅炉运行的安全性和经济性。本文就煤质变化对锅炉运行的影响及优化措施展开探讨。
关键词：煤炭；煤质变化；锅炉；燃烧；影响；应对措施
引言
受市场因素的影响，煤炭使用单位的原煤供应日趋多元化。这就带来了原煤质量波动幅度增大、煤种杂、入炉煤质控制难度加大等问题。这些问题导致设备产生缺陷的比率明显增多，其中锅炉结焦、灭火、受热面超温爆管等比较突出。这些缺陷除与设备本身相关外，与锅炉偏离燃烧设计煤种有很大关系。
1电厂用煤的成分和性质
电厂动力用煤按元素分析可包括碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分和煤质低位发热量。其中水分和灰分是对燃烧不利的因素，会降低燃料的燃烧温度，妨碍可燃物的完全燃烧，增大排烟热损失。氢和碳是燃料燃烧产生热量的来源，含碳量越高，煤就越难燃烧。硫是造成锅炉受热面腐蚀的根本原因。
2煤质对锅炉稳定燃烧的影响
2.1发热量
在对煤质好坏进行判断时，通常会将煤的发热量作为重要的评判指标，一旦煤的发热量较低，则会对锅炉燃烧的稳定性带来影响，严重时还会导致锅炉熄火事故发生。而且发热量较低的煤质也会造成锅炉出口温度达不到规定的要求，这必然会对正常的供热带来较大的影响。
2.2挥发分
在燃煤燃烧的过程中，在较低的温度下挥发分就能够析出和燃烧，挥发分的析出会增加焦炭内部的空间以及外部的反应面积，有助于提高燃烧速度。所以燃煤中挥发分含量越大，煤中难以燃烧的固定碳就越少，粉煤越容易燃烬。如果挥发分含量较低，着火时间会有所延长，且炉膛受热面积缩小，尾部烟温高，排烟热损失较大。
2.3煤的灰分
在煤燃烧过程中所产生的灰分，不仅不会在燃烧过程中发出热量，而且还会吸收热量。因此锅炉内灰分含量与煤炭的发热量呈反比的关键，即灰分含量越高，煤炭的发热量则会越低。而且灰分含量还会影响煤炭的着火点，使炉膛内的温度下降，影响煤炭的燃烬程度。而且在锅炉内部，随着灰分含量的增加，灰层会包裹住碳粒，影响碳粒表面的燃烧速度，导致燃火焰传播速度降低，影响燃烧的效率。在灰分量不断增加的情况下，会对锅炉受热面带来不同程度的磨损，再加之除尘量的增加，会增大炉渣热损失，从而对锅炉的热效率带来较大的影响。
2.4颗粒度
如果煤粉的粒径较大，在锅炉燃烧过程中因为受热时间较短就会导致焦炭出现不完全燃烧，炉渣中含碳量增加，增加锅炉的物理热损失。如果粒径较小，在燃烧过程中容易被烟气带走，从而造成飞灰热损失。所以在燃烧时，要根据颗粒度的大小来调整给风量，尽量保证燃烧效率。
3煤质对辅助设备运行的影响
煤质的质量还会影响辅助设备的正常运行。如果煤质质量较差，不仅燃烧前的点火和运行调节上会存在较大的难度，而且燃烧过程中燃烧也不充分，还容易灭火，从而对锅炉出口温度带来影响。而且煤质质量不过标时，其在炉膛内燃烧过程中还会出现不同程度的结焦，加重流管束、省煤器、空气预热器等受热面的磨损，积灰量也会随之增加，对锅炉的送风带来不利影响，导致锅炉热效率降低。燃煤质量不好时，会产生较大的灰分，不仅会增加除尘系统的运行压力，而且还会对除尘效果带来不利影响，除尘系统运行故障发生机率较高，对外界环境带来较大的污染。另外，劣质煤中含硫量较高，会对水冷壁、尾部烟道及其他设备带来腐蚀影响，严重时会导致锅炉发生爆管事故，威胁锅炉运行的安全。
4锅炉燃用劣质煤的有效措施
4.1加强混煤或配煤工作
混煤或配煤工作可提高劣质煤的利用率，降低燃料成本，减少排放。通过合理的将不同类、不同性质的煤种，按照一定比例加工混合成混煤，在保证机组安全运行的条件下，使混煤的价格最低，可以有效地降低生产成本。另外，对煤中矿物质引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题，可以通过配煤来改善或解决。随着"厂网分开、竞价上网"的市场经济发展以及煤炭供应的多样化，配煤是稳定煤质保证锅炉安全经济燃烧的最佳选择。
4.2选择合理的配煤方式
根据我国煤炭市场以及电力市场的现状，对于大多数电厂而言采用单一的设计煤种作为燃料不太现实。在这种情况下，可结合实际情况选择适宜的配煤方式来减少煤质变化对锅炉燃烧的影响，还能够达到节能的目的。对于炉内混合强烈的四角燃烧可采用炉内混合的配煤方式，尤其是对于燃烧、结渣特性相差较大的直吹式制粉系统的电厂而言，采用炉内混合较为适合。根据煤种的差异，采用不同的制粉系统和不同的燃烧器，在炉内燃烧过程中实现各煤种的混合，在燃烧过程中能够根据负荷情况及时调整比例，确保所有煤种都能够参与炉内燃烧。具体的操作可分为上下两层燃烧器，可根据实际情况选择煤种的布局，比较常见的方式为上层燃烧其他煤种，下层燃烧易结渣煤种。对于无法实现炉内混合的电厂而言，可以采用预先混合的方式。可在煤矿或者煤炭中转过程中进行混合，也可以在上煤过程中掺配。通过合理的配煤比例，将各煤种混合到一起，能够有效缓解结渣问题。但是采用预先混合的方式，需要有较大的煤场能够进行煤种的分堆存放。对于燃烧性能相差较小的煤种而言，还可以采用间断性掺烧的方式。在选择配煤方式时，还需要结合电厂运行现状、锅炉结构、设计煤种性能、燃煤种类及各自性能等因素进行综合考量，最终选择适宜的配煤方式，以降低运行成本，提高经济效益。
4.3对加入到煤炉内的煤质指标进行控制，以确保其运行的有效性
由于锅炉的设计特点，在将褐煤与烟煤进行融合后会对煤质造成严重的影响，进而对锅炉燃烧及运行的稳定性造成影响。为了使发电机组的运行具有经济性，因此必须严格控制投入到炉内的煤质指标，以确保运行状态具备安全性及经济性。投入到炉内的煤炭应当具有最低的限值，由于配煤中掺加有褐煤，其发热量出现降低，假设锅炉的蒸发量维持一致，其所耗费的褐煤要远超出烟煤。如果保持相同的煤炭含量，其锅炉所产生的蒸发量一定会降低。在正常状况下，若炉内煤炭的燃烧热降低，则锅炉的运行效率降低，煤炭消耗量增加。其次，若投入炉内的烟煤所具有的挥发性越大，则越容易点燃火焰，能够导致其温度提升，但挥发分必须与相关要求相符合，不能过高。
4.4加强煤场库存结构的优化管理
为了保证电厂燃煤库存结构的优化管理，可以采用动态管理方法，利用动态规划模型，根据电厂每天的耗煤量、每天的配煤方案，计划购煤量等因素，制定出合理的采煤计划，确保煤场库存的煤质能够符合电厂的需求。对于库存结构中任何一项煤质特性而言，由于锅炉的燃烧特性以及环保排放都有一定的要求，所以既要保证库存量处于最小安全值之上，又要保证各项煤质属性均在配煤规定的范围内。采用动态管理库存的方式，不仅能够满足电厂生产的正常运行，而且还能够在煤质结构上达到最佳状态。
结语
当前煤质变化较大已成为普遍现象，而且在短期内不会发生较大的改变。这就需要电厂针对这种实际情况，制定切实可行的措施来降低煤质变化对锅炉运行带来的不利影响，充分的应用各种先进技术和设备，有效的提高锅炉运行的效率，为电厂经济效益的提升起到了积极的促进作用。
参考文献
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