电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析

权素维

摘 要：随着我国工业技术的不断发展，对于煤原料的需求也就变得越来越大，国内的电煤供应形式也相对紧张，而为了充分利用媒资源，并进一步节省电厂的生产成本，也就需要在电厂生产的过程中合理运用混煤来进行成产。该文就电厂锅炉在运作过程中几种传统混煤燃烧技术的优点以及不足进行了分析研究，并且在此基础上提出了一种可以高效运用媒资源的新型混煤掺配方式，从而达到提升电厂经济效益的目的。

关键词：电厂锅炉 混煤 燃烧技术

中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0048-03

我国电厂锅炉多是将煤作为主要燃料，并且需要根据煤种的特殊性来进行电厂燃煤锅炉的针对性设定，因此，煤种具备有一定的特殊性，这也就要求锅炉其设计结构、型号以及制粉系统比较特别。我国电厂传统的锅炉混煤燃烧技术中，多是在进入锅炉之前先让煤进行掺混，然后再将其放入到锅炉中进行燃烧，并取得一个良好的运行效果。但是该技术要求掺混的美在质量特性上相对比较小，而在具体运行的过程之中还会在一定程度上导致煤资源的浪费。因此，电厂的相关工作人员就需要能够针对这一问题，来对现有的混煤燃烧技术进行不断的完善与优化。

1 电厂锅炉燃混煤燃烧模式简析

1.1 炉前掺配，炉内混烧

该模式主要是在送到磨煤机之前按照一定的比例输送不同种类的原煤，之后在输送皮带上进行掺混，在此过程中还需要确保能够掺混均匀，然后再到磨煤机中进行磨粉处理，并送到炉膛中进行燃烧。该掺烧方式要求具备非常高的管理要求，并且只有具备良好堆煤场条件的才能够有效运用。此外在这一混煤燃烧模式之中，被送入到各个燃烧器中的煤粉成分还需要保持一致性，并需要借助于掺混单煤种类以及比例进行调整的方式，来合理地调整炉煤的各项指标。该方法能够实现对混煤的着火特性接近于易着火煤种优点的充分利用，其在具体燃烧的过程中还能够保持足够的稳定性，但是因为混煤的自身特性，容易在具体燃烧的过程中出现煤种难以燃尽等问题，并会造成煤资源的严重浪费。

1.2 分磨制粉，炉内燃烧

该燃煤方式首先需要在磨煤机内对不同种类的燃煤进行磨制，借助燃烧器将磨制好的煤粉送到炉膛中进行掺烧。但是在电厂实际运行的过程之中，该掺烧方式适用于混煤手段以及混煤设备相对比较少，而且也比较使用与一些可磨性差异比较大的煤种。此外在该燃烧模式中，还需要利用磨煤机来有效控制不同种类煤粉的细度，并以该煤种的特性和煤质为依据有针对性地选择燃烧器以及配风方式。如针对那些不能得到充分燃烧的煤种，就需要直接将其送至下层燃烧器中，并通过燃烧该煤粉时间的进一步延长，再加上高风温的作用来促进其得以着火燃烧；不宜结渣的煤种在进行燃烧的过程中，还需要将其直接送到高热负荷区域中的燃烧器中，这样就能够使得该区域内的结渣倾向得到有效的控制。借助于分磨制粉、炉内燃烧的方式能够有效解决混煤燃尽特性趋近于难燃尽煤种这一缺点，并能够很好地避免炉前掺混不够均匀所带来的燃烧不稳定等诸多问题。但是在具体工作的过程中，会存在难燃煤种起火比较困难这一问题，该方式一般比较适用于混煤手段比较欠缺的火电厂来使用。

1.3 分磨制粉，仓内掺混，炉内混烧

该燃煤方式首先需要在磨煤机中送入不同种类的原煤，并将其磨成不同细度的煤粉，最后在专门的煤粉仓中来进行各种煤粉的掺混工作。在此过程中还需要确保掺混的均匀性，并将混合均匀的煤粉通过燃烧器送到炉膛中进行燃烧。该燃烧模式不仅可以很好地克服混煤可磨性高这一缺点，并且还拥有着火特性，接近与易着火煤种的优点，因此也可以说是前两种燃煤方式的有机结合。但是其对于设备的要求相对比较高，所需的投资也相对较多，因此，在我国也没有得到较为广泛的应用。

2 不同煤种的掺烧技术应用分析

2.1 烟煤掺烧技术应用分析

基于烟煤燃烧特性十分良好，为此烟煤作为设计煤种以及校核煤种普遍应用到我国一些大型的燃煤电厂中。但是在选取烟煤与原用煤种进行掺烧的过程中，因为两个煤种存在的差异性很小，并且由于烟煤自身具备的燃烧特性十分良好，则只需要微调锅炉的运行就能够取得一个良好的燃燒效果。在进行烟煤掺烧的过程中还需要尽可能地避免两种或者以上的结渣性比较强煤种的互相掺烧，这样就可以有效地避免锅炉结渣以及积灰严重等问题，并确保整个锅炉的运行安全性与稳定性。

2.2 褐煤掺烧技术应用分析

褐煤一般拥有着低廉的价格以及容易着火燃烧的特性，因此也受到了国内多个电厂的青睐。但是在褐煤的具体燃烧过程中，因为其水分高、挥发性高等诸多问题，而导致了其在具体运行的过程中经常会存在诸多问题，会严重影响到锅炉的正常运行。

（1）褐煤有着较高的挥发性，有些煤种其挥发性甚至会达到40%以上，因此，在运用褐煤进行发电的过程之中，就有可能出现磨煤机着火以及煤粉在管道内发生自燃等诸多问题。这也就需要在具体的运行过程中需要对磨煤机的出口温度进行适当的降低，并进一步降低煤粉的细度，这样也就能够使得煤粉不会在磨煤机等管道中出现自燃现象。但是如果磨煤机的出口温度过低的话，也会直接导致煤粉出现结块、沉积等现象，并导致输粉管中出现拥堵现象，不能够导致爆燃等不安全事故的发生。此外为了有效防止制粉系统出现的不安全因素，还需要对燃煤机中的一氧化碳浓度进行实时检测，还需要在此过程中尽可能地避免磨煤机组的启停现象。据相关的运行实践表明，制粉系统其多是在磨煤机的启停阶段出现的自燃与自爆事故。

（2）褐煤还拥有者高挥发分的特点，这也就会导致燃烧器出现着火或者烧损等诸多问题。为了有效解决这一问题，也就需要通过对一次风速进行提升以及增强一次风强度的方式，来使得燃烧器中的提前着火现象能够得到有效的控制。此外借助于该方式还能够降低一次风管之中的煤粉浓度，煤粉在管道内自燃的可能性便能够获得显著降低。endprint

（3）煤粉的发热量相对比较小，其所含的水分也相对较大，这就导致了褐煤在具体燃烧的过程中其烟气量相对比较大，并会造成类似于引风机出力严重不足等问题时常出现。因此，在进行褐煤的掺烧工程之中，还需要根据该电厂引风机的具体出力情况，来对褐煤的掺烧比例进行适当的调整。现阶段我国运用褐煤进行掺烧的电厂有非常多，并取得了良好的经济性，而且在具体运行过程中也没有出现重大的安全事故，這也就说明了在运用褐煤进行掺烧的过程中，其拥有良好的运行稳定性与安全性，并能够帮助该电厂获得良好的经济效益。

2.3 无烟煤掺烧技术应用分析

无烟煤在掺烧的过程中拥有低挥发分、高固定碳含量以及高发热量等优点，但是其可磨性相对比较差，这也就导致了在运用无烟煤进行掺烧的过程中容易遭受到各种问题。通常情况下进行无烟煤掺烧过程中所遇到的问题主要集中在两个方面，即需要在确保无烟煤及时着火燃烧的情况下并保证其能够燃尽，这也就要求电厂在进行无烟煤掺烧的过程中能够借助于以下几点方式，来确保无烟煤能够及时着火以及燃尽。

（1）进行掺配煤种的合理选择。无烟煤的煤质特征决定了其着火以及燃尽都比较困难，因此为了取得一个良好的无烟煤掺烧效果，就需要选择具有较高挥发分以及容易着火的煤种来作为其掺配煤种。此外在进行掺配煤种的选择过程之中，还需要对这两种煤种的结渣特性进行充分的考虑，并尽可能地避免出现炉膛严重结渣等状况出现，从而确保该电厂有耐心的稳定性与安全性。

（2）进行混煤掺烧方式的合理选择。对于一些挥发分含量比较低的无烟煤，就可以采用一些直吹式制粉系统的锅炉来进行工作，在进行掺烧方式的选择过程中，也适合运用“分磨制粉、炉内燃烧”的方式。借助于该配煤掺烧方法，其需要根据该煤种的具体煤质特性来进行煤粉系统的针对性选择，并需要借此来促进煤粉的着火与燃烧，并能够对混煤燃尽特性较低这一问题进行有效解决。如果在无烟煤掺烧的过程中选择了中间仓储式制粉系统的锅炉进行工作时，则需要选用“分磨制粉，仓内掺混，炉内混烧”的掺烧方式来进行工作，该方式也需要在对煤种的煤质特性有清晰了解的情况下来进行煤粉细度的合理选择，并需要在此基础上解决混煤燃尽特性较低这一问题。此外将无烟煤与容易着火的混煤送到中层燃烧器中能够促进无烟煤的着火工作，通过将易着火煤种送到下层燃烧器中的方式，也能够对无烟煤的燃烧起到良好的促进作用，并借此取得良好的掺烧效果。

（3）对锅炉进行局部改造。为了取得一个良好的无烟煤燃烧效果，也就可以在无烟煤燃烧器的位置来进行敷设卫燃带的配置，这样就能够使得烟气温度得到提升，并进一步提高燃烧器喷口处局部的热负荷，并促进无烟煤的着火燃烧，从而增加无烟煤的燃烧稳定性。此外进行锅炉的局部改造也不会增加太多的改造成本，并且拥有良好的改造经济性。

（4）对于一次风温与风速进行合理选择。煤粉气流在着火之前首先需要加热到足够的温度，并用于加热煤粉并对煤中所包含的水分进行蒸发。在确保煤粉不会沉积堵馆的情况下，还需要尽可能地降低一次风速运行，并确保整个无烟煤的燃烧稳定性与安全性。此外通过进行风温与风速的合理选择，还能够防止锅炉灭火的发生，并借此来保障该电厂的经济效益。

3 混煤燃烧过程中对于锅炉运行的影响

锅炉燃用混煤的时候，如果该混煤的燃烧特性以及灰渣特性与设计煤种存在着较大的差异性，则会对锅炉的正常运行造成严重的影响，并直接损害到该电力企业的经济效益。

3.1 着火燃烧问题

如果在锅炉掺烧的过程中出现了两种可磨性差异比较大的煤种，就有可能直接导致煤粉出现过粗或者过细的情况，并对锅炉的着火燃烧造成一定的影响。在锅炉使用了“炉前掺混，炉内混烧”的方式来进行混煤的燃烧过程中，煤粉的细颗粒就会增多，并出现煤粉过细等诸多情况。此外一些难磨煤种也会存在“欠磨”现象，其粗颗粒相对较多，并且煤粉过粗，从而导致在该混煤燃烧的过程中出现燃尽率过低的情况，影响到该锅炉的燃煤率。此外要想有效提升该磨煤机的煤粉细度，并使得该难磨煤种能够达到一个着火燃烧的细度要求，如果易磨煤种的细度过高时，也可能导致着火提前，其喷口处的热负荷会得到进一步提升，并导致燃烧器的喷口出现烧损以及结焦等诸多情况。在这一状态下，如果该电厂能够也用“分磨制粉，炉内掺烧”的方式来进行混煤的燃烧时，也就能够借助调控各个磨煤机煤粉程度的方式，使不同煤种在燃烧过程之中的着火需求都能够获得极大满足。

此外在锅炉燃烧混煤其挥发性与设计煤种如果存在较大的差异性时，其原本存在的燃烧器系统也就会对该混煤的燃烧产生一定程度的影响。如果设计煤种是挥发分比较低的煤种时，该燃烧炉的燃烧器喷口设计相对比较大，这样也就容易进行高温烟气的吸收，并能够对煤种的着火进行有效强化。当锅炉燃烧挥发分小于设计煤种混煤这一状态时，因为燃烧器喷口高度比较小，就容易导致火焰气流出现卷吸现象，并使得其吸收高温烟气的能力得到一定程度的降低。

3.2 对于锅炉热力性能的影响

在锅炉实际工作的工程之中，如果其混煤的煤质与设计煤种存在的差异过大时，就会导致该锅炉的热力性能出现一定程度的影响。比如：当混煤的挥发分含量高于设计煤种的情况下，就需要配合较高的一次风率来推迟煤粉的着火，并借此来确保该燃烧器喷口能够正常运行。此外在煤粉着火之后去燃烧反应速度相对比较快，因此，其燃烧的强度也会得到一定程度的提升，在这种情况下炉膛内的火焰中心位置会出现一定程度的下降，并导致该锅炉出现了过热器欠温等事故的出现。当混煤自身的挥发分含量高于设计煤种的情况时，还需要在充分保障炉膛内燃烧稳定的情况下，来对空气的过量系数来进行适当的降低，并进一步提升该锅炉自身的热效率。

在混煤自身的水分以及灰分含量高于设计煤种的情况下，其混煤的发热量也就会在一定程度上低于设计煤种，而在同样的负荷之下锅炉燃烧所产生的燃煤量也会得到一定程度的提升，其所产生的烟气量也会得到一定程度的增加。与此同时，燃煤量以及氧气量的进一步增加也会导致磨煤机、锅炉引风机等一系列锅炉辅机的电耗得到提升。endprint

3.3 运行可靠性的影响

锅炉在进行混煤的燃烧过程中，煤种的改变也会导致其煤灰特性出现一定程度的改变。在锅炉的正常运行过程中还会受到热面结渣以及积灰状况的影响，并导致其运行状况出现一定程度的改变。一旦锅炉自身的结渣与积灰情况过于严重时，其受热面所受到的传热热阻就会得到一定程度的增加，其排烟温度也会提升，并导致该锅炉的运行效率降低。在炉膛自身的结渣情况加重之后，会导致该锅炉的水冷壁吸热量减少，并直接引起出口位置的出烟温度得到提升，使得过热器的吸热量也会得到一定程度的增加，并直接影响到该锅炉的燃烧效率。此外锅炉受热面的结渣以及积灰现象如果过于严重，也会对局部堵塞锅炉的烟气通道，进而增加该烟气通道的阻力，这也就需要拥有更高的引风机出力才能够确保该锅炉得以正常运行，其促进该电厂的用电量和炉运行过程中的经济性的显著增加。若炉内存在严重的结渣情况，则渣块掉落的可能性会非常大，也会导致一些安全事故的发生，从而对相关工作人员的人身安全造成一定的威胁，这也就需要在锅炉运行的过程中能够进一步提升其运行可靠性与安全性。

此外在混煤燃烧的过程中还需要对其含硫量进行一定程度的控制，一旦含硫量过大，就会降低烟气的酸露点，进而加重空气预热器的腐蚀程度，这便在一定程度上对锅炉的正常使用寿命造成了严重的影响。锅炉进燃烧混煤的过程中，其烟气中的灰尘浓度也会出现一定程度的改变，所产生的烟气量也会发生变化，而烟气灰粒浓度得到增大之后，还会导致受热面的磨损得到加剧，并直接影响到该锅炉的使用寿命。

3.4 NO的排放问题

燃煤锅炉在整个燃放过程中会将NO排放出来，且严重影响环境，为此我国制定了相关的NO排放标准，而燃煤在燃放过程中如果锅炉燃烧水分低于该设计煤种的混煤时，其炉内燃烧温度得到有效提升，并导致热力型NO的生成量增加，对外界环境造成严重影响。当锅炉使用可磨性比较差的燃煤时，其磨制的煤粉粗度较大，被加热速度也就越慢，所产生的NO气体也会得到进一步的增加。同时粗煤粉表面的反应面积相对比较小，就导致了焦炭对于NO的还原能力得到了一定程度的减弱，并导致NO的排放浓度的得到提升。

近年来随着我国环境问题的不断恶化，使得电厂在日常发展的过程中，不仅仅需要注意到自身的经济效益与社会效益，还需要对环境效益保有足够的重视态度，因此，在混煤燃烧的过程中还需要对NO等有害气体的排放进行合理的控制，并需要符合我国制定的相关排放标准，只有这样才能够确保该电力企业的持续运行，使得我国的电力行业得到进一步的发展。

4 结语

近年来我国的电力企业获得了良好的发展，一些国内的电厂为了增强自身的购煤主动权，也多进行了混煤燃烧实验。在确保了锅炉运行的稳定性以及安全性这一基础上，所有的混煤燃烧都取得了一定程度的经济效益，这也就说明了电厂借助于锅炉混煤燃烧技术的合理运用，能够有效提升自身的核心竞争能力，并促进该电厂实现可持续发展。但是由于目前众多电厂在选择掺烧煤种以及掺烧方案的过程中还存在着诸多的不足，并会直接影响到该电厂的经济效益，这也就要求相关的技术人员能够针对该问题采取一定的优化措施，并借此来提升我国的电厂发展水平。

参考文献

[1] 陈国栋，袁益超，王波，等.电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析[J].锅炉技术，2014，45（5）：53-57.

[2] 孙煜.电厂锅炉混煤掺烧技术应用[J].电工文摘，2015（5）： 68-70.

[3] 陈虎.电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J].科学与财富，2015，7（Z1）：69-70.

[4] 關云，关庆泽.浅析电厂锅炉混煤掺烧技术[J].中国新技术新产品，2013（11）：154.

[5] 张怀海.电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J].黑龙江科信息息，2014（2）：84.

[6] 贺士凯.浅析电厂锅炉的混煤燃烧技术与应用[J].科学与财富，2016（3）：183.endprint