配煤燃烧对锅炉安全运行的影响

配煤燃烧对锅炉安全运行的影响

左晖

贵州鸭溪发电有限公司

摘要：煤炭约占中国能源消耗的75%，其中很大一部分直接用于电厂锅炉和工业窑炉。随着市场经济的发展，煤矿发生了剧烈变化，许多电厂锅炉无法燃烧燃料，从而增加了锅炉运行的风险。劣质煤比例的增加导致锅炉燃烧煤的实际质量与设计煤的质量相差很大，对锅炉运行的安全性和稳定性产生了重大影响。煤炭燃烧对锅炉安全运行的影响分析。

关键词:配煤;燃煤锅炉;燃烧特性;锅炉安全

火力发电厂当前燃煤供应存在两个明显趋势:首先，煤炭的类型是可变的。由于煤炭生产、运输和销售的不断变化，以及对电厂安全和经济效益的多重要求，进入发电厂的煤炭有多种，质量差别很大；其次，劣质煤的比例增加了由于不断变化的市场环境、煤炭市场的复杂性以及对发电厂采购成本的压力，发电厂的劣质煤供应逐年增加。配煤燃烧的变化导致不同的原料设计，对锅炉的安全性和经济性有着重大影响。动力配煤是保证锅炉安全平稳运行的必不可少的选择。近年来，我国煤炭快速分配技术的运用提高了燃煤电厂的能耗，降低了能源成本，节约了成本，提高了电厂的经济效益。同时，合理利用配煤技术可以提高锅炉的耐受性，减少污染物排放，减少或消除锅炉的结渣。但在实践中，配煤不足影响着电厂炉煤的质量指标和燃烧特性，影响着锅炉的安全和经济运行。

一、煤质变化对锅炉运行的影响

1.在粉末制造系统中。对于煤质(湿度、粘度、热值、摩擦系数等)变化，如细度、石料控制、磨煤功耗、出力、磨损件的使用寿命。在磨性能力系数不变的情况下，当热值下降时，有必要相应增加磨煤机出力，以保持锅炉的性能不变，加粗煤煤粉细度，当磨性能力系数降低，磨煤机和细度保持不变时，应增加磨煤电功耗，缩短其使用寿命。

2.对锅炉出力影响。如果煤的变化影响到出力，因为煤质的可磨性能力大大低于设计，则当灰分熔点下降，锅炉出力达不到额定出力时，加热的表面有粘污或结渣，从而限制了增加或影响锅炉长期持续运行的作用；当煤质变化延缓燃烧过程，锅炉处理不能达到额定功率时，预热器或再热器管壁不能增加功率；当煤挥发变化很大时，最低稳定燃烧负荷与无油锅炉最大出力的比率也发生变化。

3.对锅炉效率的影响。煤质是锅炉设计的基础，仅当锅炉接近目标值时，效果才会更大。当煤炭类型发生剧烈变化时，运行特性会发生重大变化。某电厂锅炉试验发现，煤炭含水量明显低于理论价值。煤炭供应商要求改水改变锅炉的效果，因为降低水分不仅降低了排烟损失，而且降低了制粉用热风量。当同一炉的空气系数过高时，通过降低预热器的空气量来提高排气温度，会增加排烟损失，其影响比以前大得多。

4.对空气预热器的影响。当煤质以灰粘附强度时，空气预热器性能较低，排烟温度上升，热量损失增加，锅炉效率下降。当使用高含水量煤时，当温度上升到正常温度时可能会出现问题，例如煤炭质量变化时，增加含硫量酸露点温度降低，空气预热器腐蚀速率加快。

5.由于热面粘污而影响锅炉。锅炉受热面的粘污直接关系到煤灰的酸碱比、熔渣粘度、铁率、灰熔温度、烧结强度和煤钠含量。这些特征参数因煤的种类而异。因此，在锅炉设计中，可以根据实际情况设计煤灰特性，如合理布置吹灰器和吹风时间间隔，以防止受热面玷污影响锅炉的运行经济性。

6.结渣影响。结渣不仅与煤灰熔点的温度和粘度有关，而且直接与炉内的温度场和空气能量场有关。因此，在设计锅炉时，应根据粉煤灰的特性合理选择锅炉断面的体积、断面和负荷，并选择较大燃烧区壁面的燃烧和热负荷，以方便着火和燃尽，但容易结渣。

7.影响受热面磨损。锅炉受热面磨损与温度、特性、流速和灰量直接相关接触关系，如果锅炉参考煤是灰中硬材料较少的煤，则可以选择稍微高一点的烟气流速，并采取一定的防磨措施。

二、配煤煤质指标变化对锅炉安全运行的影响

1.配煤挥发的影响。挥发分不仅是煤炭质量的重要指标，也是煤炭燃烧易燃性和稳定性的重要指标。煤的挥发含量根据地质年代和煤渣含量定期变化。由于挥发比焦炭低得多，因此比焦炭更容易着火。挥发含量越高火灾性能越好燃烧越稳定火灾点越低虽然进入工厂的煤挥发分与为锅炉设计的煤相差很大，但燃烧点、燃烧速度和煤燃烧程度与锅炉设计值相差很大，导致锅炉运行不稳定、煤粉燃烧不足和严重污染严重情况可能导致锅炉熄灭和重大生产事故。挥发分选定的七种煤按1:1的测定混煤，单种煤的挥发分的加权平均值进行测量，线性总和和性质由数学统计确定。表1显示了配煤中挥发性物质的线性验证。

表1配煤挥发分线性可加性验证

2.配煤硫分的影响。硫是易燃的，但含量过高可能导致锅炉腐蚀、灰分堵塞和空气污染。SO2和SO3是在煤中燃烧硫后产生的，并结合形成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸气的冷凝温度是酸性露点，比水汽露点高得多，容易在锅炉管道中凝结，造成灰分堵塞和腐蚀。因此，控制进口煤炭的硫含量很重要。按1∶1的比例对7种选定煤后，测量了混合煤的硫含量。采用数理统计方法与单煤硫含量的加权平均值相比较，确定了线性测定可加性。

3.发热量的影响。是煤炭质量的另一个重要指标。热量越高，经济价值越高。煤的热值由湿度、灰分、挥发等因素决定，而不是单个变量。发电厂煤炭热值主要考虑到其经济指标，煤炭热值指标主要考虑到两个因素:经济和技术指标。热值越低，煤和研磨成本越高，发电成本越高。热值还直接影响房间温度和锅炉功率，从而影响其安全运行。因此，进入锅炉的煤的热值必须在为锅炉设计的煤的热值允许的范围内进行控制。按1∶1比例混煤7种选定煤后，测量混合煤的热值。采用数理统计方法测量了煤炭的线性可加性，并将其与单个煤的加权平均热量进行了比较。

4.灰熔融性的影响。对锅炉的运行有很大影响。固态排渣炉燃烧灰熔融性煤时产生渣，灰熔融性高时不能排渣。在这种情况下，锅炉的安全运行都直接受到影响，甚至受到严重影响。目前，我国大多数发电厂使用的锅炉都是固态排渣。为避免产生结渣，需在炉膛出口处的烟气温度低于灰变形温度(DT)约100℃时进行控制。当煤灰(ST)的衰变温度大于1350℃时，炉内产生渣的风险大大降低。以1:1的比例混合了7种煤后，测量了混合煤粉煤灰的软化温度。采用数理数学方法测量了煤灰软化温度的可加性，并将其与煤灰软化温度的加权平均值进行了比较。

配煤技术是更能满足发电需求的清洁技术，确保电厂锅炉安全、稳定、经济运行。煤、硫、发热量等配煤之间存在线性关系。线性可直接用于确定煤质指标，从而使与同一煤供应后的线性关系更加明确。尽可能使用相同的煤种混配，以更好地满足生产需求。根据锅炉煤质的相关制约因素和电厂的经济需求，最大限度地提高配煤效率。

参考文献：

［1］陈敏．动力配煤综合效益评述［J］．煤炭加工与综合利用，2020(4):1－3．

［2］钟军禄．配煤是稳定发电煤质的方法之一［J］．锅炉技术，2020，32(12):11－15．

［3］陈瑞．优化动力配煤是符合中国燃烧特点的洁净煤技术［J］．洁净煤技术，2019，3(1):20－22．

［4］李生．动力用煤的洗选加工［J］．洁净煤技术，2019，17(4):13－15．

［5］段明．电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践［J］．中国电力，2019，41(6):51－54．

［6］吴刚．350MW燃煤机组掺烧褐煤的配煤分析与运行特性研究［D］．大连:大连理工大学，2019．