浅谈煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响

2017-01-23沙占军

中国资源综合利用 2017年12期

沙占军

（银川能源学院，银川 750004）

煤质和煤炭指标能够对电厂锅炉的运行造成很大的影响，如煤炭的挥发性、水分、灰分、发热量等，它们都会在热量吸收、燃烧质量与燃烧时间等方面产生变化。所以，人们需要明确煤质与电厂锅炉运行之间的内在联系，进一步实现对煤炭的有效运用，从而保障电厂锅炉的正常运行，提升其运行的经济性。

1 煤质以及煤炭指标对于锅炉的影响因素

煤炭燃烧过程大致可以分为四个阶段，分别是水分蒸发阶段、挥发物洗出阶段、焦炭燃烧阶段以及最后的燃尽阶段。煤炭在经历这四个阶段后，就能够完成热量挥发的任务。在这四个阶段，所参考的煤炭指标相对较多。

在水分蒸发阶段，一般来说温度达到105℃时水分基本会完全挥发，所以人们需要考虑的煤炭指标有水分和挥发性。煤炭挥发分的值变化不能够太大，通常挥发分的含量越高，着火会越容易。锅炉对于挥发分也有一定的要求，人们需要综合考虑锅炉设计，选择高挥发分或者低挥发分的煤。如果不能恰当选取煤质，就会造成喷燃器烧坏或熄火事故等，从而影响锅炉的安全运行。水分也是煤炭燃烧过程中需要考虑的重要因素。对于锅炉运行而言，水分相当于有害物质，因为水分会吸收锅炉的热量，影响锅炉运行的经济性以及安全性。

其余阶段则需要充分考虑煤炭的灰分、发热量、灰熔点以及硫分。灰分含量的多少，会影响锅炉中火焰的传播速度，推迟着火的时间，会使锅炉的整体温度下降。灰熔点是指煤炭在一定温度下主要呈现出液体状态或软化状态等。煤炭灰熔点的控制没有太大的可操作空间。

对于锅炉运行而言，煤的硫分是影响其经济性以及环境生态的重要因素。硫是一种有害物质，整体上对于锅炉运行和锅炉燃烧效果并没有较大的影响。但是，过高含量的硫在燃烧过程中会对锅炉设备造成严重的腐蚀，并且污染环境，给周围生态造成严重的破坏。因此，电厂通常要控制煤的硫分，避免锅炉被腐蚀。一般情况下，煤的硫分控制在不高于2.5%，从而有效保护锅炉与生态环境。

2 电厂锅炉在燃煤过程中的运行现状

在锅炉运行过程中，发电企业需要明确煤炭燃烧的现状，对锅炉运行进行监测与分析，从而合理选择煤炭种类。目前，在发电企业锅炉运行的过程中，人们需要对炉膛的结渣以及碳氧化物的排放角度进行分析，分析燃煤的基本种类与特性等。在观察炉膛结渣的过程中，人们通常需要明确锅炉炉膛设计参数，其主要有炉膛容积热负荷参数、炉膛的基础火焰高度、炉膛断面的热负荷参数等[1]。

以炉膛容积为例，一般而言，如果炉膛的基本容积较小，煤炭在锅炉内的燃烧时间会相对缩短，在较短的时间内进行燃烧会造成煤炭燃烧的不完全。加之水冷壁的面积较小，很容易产生结渣现象，影响锅炉的煤炭燃烧。煤炭在燃烧后会生成较高浓度的氮，氮在高温下与氧气反应会生成氮氧化物，如NO、NO2等。大量氮氧化物的排放，会造成空气污染、环境破坏。目前，电力企业通常将氮氧化物的排放作为重要的考核内容，以期实现氮氧化物的有效控制与处理，在提升经济效益的同时，提高社会效益和生态效益。

3 加强煤质控制以提升锅炉运行经济性的重要措施

3.1 明确煤质影响其经济性的关键因素

在经济性提升的过程中，主要秉持的原则就是提升煤炭的性价比，尽可能降低成本、延长其燃烧质量、燃烧温度与燃烧时间，从而达到电力企业经济效益提升的根本目的。

煤炭在燃烧过程中，必须具备三个条件，即温度、空气以及时间，通常而言，温度条件尽量越高越好，往往温度越高煤炭产生化学反应速度就越快，从而使得煤炭的燃烧速度能实现进一步的提升，增强燃烧效率，这里推荐的层燃炉温度大约控制在1 100℃～3 000℃。

氧气是煤炭充分燃烧的基础，加强煤炭与氧气的摩擦与接触，加强空气对煤炭表面的冲刷，可以提高煤炭的燃烧速度。煤炭燃烧会产生一氧化碳以及二氧化碳，一氧化碳在充分与氧结合后，会再次燃烧，形成二氧化碳。所以，从整体上观察煤炭，其外表会覆盖两层气体，即一氧化碳及二氧化碳，这两层气体为煤炭覆盖了一层薄膜。为了让煤炭充分与氧气接触，人们需要增大送风力度，使得这层薄膜被吹开，提高其燃烧速度，实现气体的有效搅动以及化学反应的充分作用。这也能够在一定程度上增强其燃烧效果，提高燃烧的实际温度，提升煤炭燃烧的经济性。

另外，人们还要考虑燃烧时间。如果煤炭缺少燃烧时间，不能够充分燃烧，就会产生炉渣。所以，在锅炉运行过程中，人们要确保煤炭在炉膛有充足的燃烧时间，从而提升燃烧效率[2]。

在锅炉运行过程中，电厂需要选取成分较好的煤料，注重氧气含量的控制，尽可能地扩大煤炭与氧气的接触面积，保证燃烧区具有充足的空气，优化燃烧状况，加强送风力度，及时进行送风与增风工作，而燃烧的准备区与燃尽区则不需要较多的空气。这样才能进一步实现煤炭燃烧的控制，提升锅炉运行的经济性。

3.2 选择经济性较高的煤炭种类

煤的发热量是锅炉运行的重要指标，不恰当的发热量会造成锅炉崩坏或是锅炉熄火[3]。另外，人们需要选择挥发分含量恰当的煤炭，如果挥发分含量较大，其中固定的碳成分会相对较少，这样就增大了反应的表面积，使得燃烧的反应速度加快。但是，挥发分含量降低，会造成着火困难，使得炉膛辐射受热面吸收的整体热量相对减少，会在一定程度上增大排烟损失，不利于锅炉的稳定燃烧。所以，针对目前的煤质问题，如灰分较多、颗粒不均、杂质角度、发热值较低、引燃较难、含水量不稳定以及炉渣含碳量较高等，人们要加强对煤质不同含量特性的控制。

以链条炉排为例，挥发分其推荐的标准是15%以上，而灰分则应该控制在10%～30%，直径较小的煤粉也应该控制在50%以下，灰熔点不能够高于250℃，其颗粒大小应该相对适中。此外，要在一定程度上降低煤中的杂质，因为杂质会吸收燃烧的热量，阻碍煤与氧气发生化学反应，影响锅炉燃烧运行的基本效率，为工作人员增加了工作量。人们要重视除渣、除灰等工作环节，减少安全隐患，保障锅炉的正常运行。人们只有从根本上明确锅炉的设计标准与基本使用方式，才能有针对性地规范煤种的特性要求，制定相应的煤种指标，促进煤质的有效控制，保障锅炉的持续与稳定燃烧[4]。