摘要：近年来国内新建了很多大型的火力发电厂，在这些电厂的的锅炉燃料系统中普遍采用了一些先进的氮燃烧技术来降低氮氧化物的排放，而这些技术通常是伴随着锅炉的主体设备采购的，同时也有部分设备是通过研究国外成熟的技术以后，经过消化结合本土的特色开发的。电厂锅炉燃煤品种广泛，不同煤种会对各种锅炉安全、经济运行产生不同影响。通过分析燃用不同成份煤种对煤粉锅炉燃烧及其它方面的影响，找出相应对策，确保锅炉安全、经济、可靠运行。
关键字： 电厂燃煤灰份 运行影响
火力发电是用煤炭在锅炉内燃烧放出的热量，将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电来。所以火力发电、热电厂中存在着三种型式的能量转换过程：在锅炉中煤的化学能转变为热能；在汽轮机中热能转变为机械能；在发电机中机械能转换成电能。在汽轮机中做完功的蒸汽排入凝汽器中并凝结成水，然后被凝结水泵送入除氧器。水在除氧器中被来自汽轮机抽气管的抽汽加热并除去所含气体，最后又被给水泵送回锅炉中重复参入上述循环。显然，进行能量转换的主要设备是锅炉、汽轮机和发电机，这三大设备被称为火力发电厂的三大主机，而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。
1电站锅炉及燃煤
1.1电站锅炉
电力是国民经济发展的重要能源，是国民经济发展的先行，也是我国和世界上许多国家生产电能的主要方法。 发电用锅炉称为电站锅炉。目前，在我国大型电厂多用煤粉炉和沸腾炉。电站锅炉与其它工厂用的工业锅炉相比有如下明显特点：
（1）电站锅炉容量大；
（2）电站锅炉的蒸汽参数高；
（3）电站锅炉自动化程度高，其各项操作基本实现了机械化和自动化，适应负荷变化的能力很强，工业锅炉目前仅处于半机械化向全机械化发展的过程中；
（4）电站锅炉的热效率高，多达90%以上，工业锅炉的热效率多在60～80%之间。
1.2电站燃煤
（1）煤的分类：煤的分类一般是根据煤的性质及用途划分区别的。
（2）根据煤化程度可分为：褐煤、烟煤、无烟煤等。
（3）根据用途分为：动力煤、冶金煤、化工用煤等。
（4）火力发电厂用煤：主要用烟煤、褐煤及一些劣质煤。
1.3煤粉炉的燃烧过程
（1）煤粉的制备
煤粉炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒，其颗粒平均在0.05——0.01mm，其中20——50μm（微米）以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小，表面很大，故能吸附大量的空气，且具有一般固体所未有的性质——流动性。煤粉的粒度越小，含湿量越小，其流动性也越好，但煤粉的颗粒过于细小或过于干燥，则会产生煤粉自流现象，使给煤机工作特性不稳，给锅炉运行的调整操作造成困难。另外煤粉与o2接触而氧化，在一定条件下可能发生煤粉自然。在制粉系统中，煤粉是由气体来输送的，气体和煤粉的混合物一遇到火花就会使火源扩大而产生较大压力，从而造成煤粉的爆炸。
锅炉燃用的煤粉细度应由以下条件确定：燃烧方面希望煤粉磨得细些，这样可以适当减少送风量，使排烟损失Q2 、不完全燃烧Q4损失降低；从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些，从而降低磨煤电耗和金属消耗。所以在选择煤粉细度时，应使上述各项损失之和最小。总损失小的煤粉细度称为“经济细度”。
（2）煤粉炉煤粉的燃烧
由煤粉制备系统制成的煤粉经煤粉燃烧器进入炉内。燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备。煤粉气流经燃烧器进入炉膛后，便开始了煤燃烧过程，燃烧过程分：备阶段和燃烧阶段，燃尽阶段。而燃烧阶段时间很短，燃尽阶段时间相对很长。
（3）发电用煤的质量要求
电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广，它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤，也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但考虑经济成本，一般不用或少用优质煤大多用劣质煤。然而对已设计安装使用的锅炉来讲，燃煤品种就基本确定，只能燃用设计煤种，不可能燃用各种挥发分的煤炭，因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。
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2煤的各成分对煤粉锅炉的影响
2.1挥发分
挥发分含量越高，着火越容易，照或提前。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中心逼近喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。
2.2灰分
因电厂燃煤多用劣质煤，灰分都很大，所以灰分是影响锅炉运行的重要指标。对锅炉安全和经济运行有很大的影响。
（1）安全方面的影响
灰份增加使着火推迟，着火点远离喷嘴，火焰中心上移，从而降低喷嘴出口的卷吸热，不利于煤粉着火；灰份增加会使加热灰份的热量增加，因而使得着火区域温度下降，所以燃烧的稳定性相对较差，燃烧调整不当，容易造成锅炉熄火。
（2）超温爆管
当煤种变化，煤粉变粗，着火推迟，火焰中心上移，过热器容易超温爆管。、受热面磨损：过热器的磨损一般包括机械磨损和飞灰磨损。当燃煤含灰量过高时，一方面烟气中含灰量增加，对尾部受热面磨损加剧；另一方面尾部烟道内积灰增加，堵住了一部分烟气通道，形成烟气走廊，也加剧受热面的磨损。
（3）受热面结焦爆管
当燃煤灰分高、灰熔点低时，将会出现受热面大面积结焦，使炉膛受热不均造成水冷壁爆管。大块焦块脱落还会砸坏炉膛、堵塞排渣口等。
2.3经济方面影响
（1）影响锅炉燃烧效率
灰份增加会使煤粉的燃烬度变差，灰渣量的增加使灰渣的物理热损失成正比例增加，导致不完全燃烧q4热损失增加，锅炉效率下降。锅炉燃油消耗明显增加，由于燃煤的灰份增加，燃煤的挥发份相对较低，不利于煤粉着火燃烧，高负荷时仍然出现燃烧不稳现象，需要投油助燃，燃油消耗明显增加。制粉单耗上升明显，由于煤质差，制粉难，有时制粉系统出现不能制粉现象，制粉单耗明显上升，严重时影响机组负荷。
（2）水分
水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响同样和灰分一样大，但可以在进入炉膛前的制粉阶段进行处理。
（3）发热量
煤的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。
（4）灰熔点
由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态，当他未及时冷却而与受热面接触时，会粘附在受热面上，影响正常的水循环。
（5）煤的硫分
硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对在烟道布置的省煤气、空预器等设备腐蚀严重，另外还影响污染大气环境。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。
结束语：
综上所述，电厂锅炉燃煤的各个成分对锅炉锅炉安全、经济运行都有影响。保证锅炉的安全经济运行，对煤的性质及成分的了解是很必要的。
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论文作者:刘皓
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：锅炉论文; 煤粉论文; 电厂论文; 制粉论文; 燃煤论文; 电站论文; 炉膛论文; 《电力设备》2018年第19期论文;