煤质对电站锅炉运行的影响及对策

煤质对电站锅炉运行的影响及对策

黄启

(黑江龙华电齐齐哈尔热电有限公司黑江龙齐齐哈尔161000)

摘要：我国火电厂锅炉的燃料主要是煤，其中一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10%以下。每一个机组都有针对性设计煤种，并针对煤质特性制定其具体的运行参数，当锅炉的燃煤品质变化时，其相应的运行控制参数也一定要做相应的调整，否则其经济性、排放甚至运行的稳定性和安全性都会受到很大影响。本文主要分析了煤质对电站锅炉运行的影响及优化对策。

关键字：煤质；锅炉；影响；对策

为取得更好的经济效益，同时减少环境污染，国内很多机组探寻掺烧中等热值煤的途径，然而煤炭品质的下降，使得燃用煤质与设计煤种偏差较大。这就需要分析相应的解决对策，以确保机组稳定高效的运行。我国煤种繁杂，特性不一。随着近年来煤质逐年变差，且掺烧中煤做法的普及，其发热量、挥发分、灰分、水分含量等基本特性参数与机组锅炉的设计参数背离，这给电厂用煤的运输、储备、制粉、燃用以及排放等环节造成了不小的挑战。

1燃煤品质的变化带来的影响

1.1燃煤颗粒大小带来的影响对锅炉

负荷而言，当燃煤颗粒过大时，所需要的燃尽时间延长，导致飞出床料层的颗粒数量减少，正常的循环灰量被破坏，会造成锅炉负荷下降。对过热蒸汽温而言，若过大颗粒和过小颗粒含量较多并在原供风量下运行时，可能会使粗大颗粒沉降从而引起锅炉的不稳定运行。若要使得大颗粒流化，则需要更大的供风量，但这样会导致颗粒扬折率加大，密相区的燃烧份额降低，稀相区的燃烧份额加大，也会使得通过过热器的烟气加速，甚至一些细小煤粉在过热区燃烧，总的结果就是蒸汽温度上升。同时这种为防止大颗粒煤粉在密相区沉降而采用的大风量运行机制，由于使得飞灰流动速度加大，会加剧锅炉受热面和耐火衬里的磨损。且过大的颗粒（大于30mm）会在炉床中沉积形成死滞区，破坏正常的沸腾状态。煤粉颗粒的大小与其在炉膛内的停留时间、所需的燃尽时间有着明显的对应关系，尺寸大于1.0mm的颗粒趋于聚集在密相区并有足够时间燃尽，而分离器不能捕捉到的极细小（小于1.0mm）的颗粒一般都以飞灰的形式流出，造成不完全燃烧损失从而降低燃烧效率。把筛选范围定在0-8mm对降低热损失是有利的。

对于燃尽时间这个指标而言，挥发分和粒度都对其有直接影响，不同品质的燃煤对颗粒大小的要求也就不一样。制备燃煤粒度分布的经验公式如下：

Ｖdaf＋Ａ＝60%～75%（1）

式中，Ｖdaf是指制备煤粉中挥发分含量百分比，Ａ是煤粉中直径小于1.0mm的份额。最佳粒径分布是两头大中间小，过大和过小的颗粒份额都不宜过量。

1.2灰分含量对锅炉运行的影响

在其他品质不变的前提下，灰分含量越高，发热量越低，所需的着火温度越高，容易着火延迟，炉膛内温度下降，不易燃尽，会造成较大的不完全燃烧损失。过多的灰分会包裹在未燃的煤粉表面，延缓火焰传播速率，燃尽时间变长，降低燃烧效率。此外，飞灰浓度会随之提高，这会加剧炉膛内的磨损，锅炉的事故率和停车率也会上升。灰分中含碱金属时，在高温环境下会加剧对炉膛的腐蚀。据美国某单位统计，某电厂的平均灰分含量从13%上升到18%时，锅炉的被迫停车率从1.3%提高到了7.5%。飞灰量的增加，使得除尘费用上升，飞灰和炉渣带走的热损失加大，对锅炉的经济性和安全性十分不利。

凡事皆有两面性，灰分也是如此。灰分中的镍、铁、锰以及一些碱土金属等氧化产物具有促使碳晶格变形的作用，从而使碳氧络合物从晶格上脱离，利于提高未燃碳的活性，其作用相当于助燃催化剂，利于燃烧的进行。

1.3水分对锅炉运行的影响

适当的含水量和挥发分一样，是有利于煤粉的燃烧的。从燃烧动力学角度而言，适量的水分在高温火焰中是高效的燃烧催化剂，水蒸气分子可加速焦炭的气化和燃烧，同时可以提高火焰黑度，从而加强辐射传热，提高热量利用率，水蒸气分解时产生的氢分子还可以提高火焰的热传导率，从而提高火焰传播速率。但含水量过高时，可燃物含量相对降低，发热量降低，着火难度加大，着火所需温度提高，且水的气化潜热较大，其气化吸热量较大。水分含量越高，理论燃烧温度下降幅度越大，燃烧的稳定性和安全性降低，尤其是在灰分含量较大时这一特性尤为明显。同时会增加排烟量，引风机耗电量因此加大，降低整体热效率。经验数据显示，水分含量提高1.0%，过热蒸汽温度会提高1.5℃。

2改善煤质的对策及建议

2.1控制燃煤来源及混煤比例

长期以来，我国电厂燃煤由国家统一调配，指导思想是动力锅炉应多烧劣质煤，因此很多电厂燃煤质量都较差；燃煤质量很不稳定，与设计煤种的质量相差甚远，这也是我国电厂锅炉事故多、强迫停运率高的重要原因之一。现在实行社会主义市场经济，各燃煤电厂在燃煤选择方面有了较大的自由度。因此要降低煤质变化对锅炉的不良影响，尽量选择与设计煤质相近的燃煤，如烧混煤，则应控制混煤的质量，使之接近设计煤质。

2.2提高动力煤入洗率、加强煤的清洁转换

大力发展动力煤洗选加工技术，提高煤的入洗率，加快煤的清洁转换，是降低煤质对电站锅炉影响的另一途径。经过洗选的煤炭，其中的矿物质和有害成分几乎完全被清除，尤其是灰分和硫分含量的迅速降低，使燃烧时烟尘和二氧化硫的排放量减少，这样不但可以从根本上解决煤燃烧所引起的积灰、结渣、腐蚀、磨损等问题，而且也使大气污染和粉尘的排放极大的降低，既保护了环境，又提高了燃烧效率，降低了发电煤耗。煤炭洗选分物理方法、化学方法和生物方法。物理方法可除去90%以上的硫化物和其他杂质。而化学分选特别适用于在物理分选排除大部分矿物质后的最后一道工序。生物脱硫是目前极为先进的煤炭洗选技术，它可以脱除90%以上的有机硫，虽然现在还处于实验阶段，距工业化还有一定的距离，但为煤的清洁转化提供了全新的方向。

国外从事洁净煤的研究已有多年的历史，目前许多国家正在尽最大努力开发先进的选煤工艺，尤其是美国和澳大利亚。美国于1987年制定了《热电站和锅炉房燃用清洁煤》计划，并拨款120亿元用于开展科学研究和示范厂。澳大利亚建成一套生产清洁煤的示范设备，原煤含灰35%，精制后煤含灰量小于1%。目前国内的电站用煤大多没有进行洗选，原因之一是国内的动力煤选煤厂数量少，规模小，工艺流程简单，自动化水平低，技术落后，而且选煤的各项经济指标跟不上国际水平。因此，国内的煤矿企业应该大力研究开发动力洗煤技术，提高动力煤的入洗率，争取上档次，上规模。同时，电厂应该尽可能地燃用清洁煤，这无论对提高电厂的经济效益还是加强环境保护都是必要和迫切的。

2.3研究煤质预报方法，优化锅炉运行

针对目前我国电站锅炉燃煤质量与设计煤质不相符合的现状，国内应借鉴国外经验，大力研究开发煤质变化对电站锅炉影响的预报控制系统。该预报控制系统将定量评估煤质变化对锅炉运行和经济性的影响，为优化运行提供依据，并且根据适应该煤质的最佳工况自行或人工调节运行参数，从而取得较高的安全性和经济性。具体地讲，该系统应结合煤质在线测量装置，使电厂运行人员在煤进入锅炉燃烧前及时获得煤质情况和燃煤对锅炉影响的预测，并且指导运行人员根据这些预测结果重新设定有关参数，如调整运行工况和修改有关参数，使其与即将燃烧的煤种相适应，从而达到优化操作，提高锅炉运行安全性、经济性的目的。

参考文献：

[1]电站锅炉的定期检验[J].李本军.中国新技术新产品.2014(24)

[2]电站锅炉检验常见问题解析[J].俞新春.黑龙江科技信息.2014(27)

[3]小型电站锅炉改造分析[J].李志宏.设备管理与维修.2013(11)

[4]电站锅炉漏风问题的分析[J].程健,张斌.锅炉制造.2011(01)