摘要：锅炉燃烧的稳定对锅炉安全运行有重大的意义，煤的种类及煤质对锅炉燃烧设备的结构型式、受热面布置、运行经济性和安全性都有很大影响，煤质改变或煤质下降将给锅炉热效率乃至整个电厂带来严重问题，锅炉热效率的下降直接导致机组发电煤耗的上升，造成电厂经济效益的下降。
关键词：锅炉燃烧；热效率；煤质
引言
据电力部门的统计，全国大容量发电机组因锅炉故障引起的非计划停机时间占总非计划停机时间的比例平均超过40%。可以说，锅炉系统运行的经济性与安全性很大程度上决定了整个机组运行的安全性和经济性。锅炉燃烧系统是锅炉系统中最为重要的部分，燃烧的稳定性直接影响电厂的安全性和经济性。我国能源结构以煤炭为主，燃煤火电占到全国发电设备装机容量的70%，由于如此大的需求，使得发电用煤几乎包括了所有的煤种，但它们的特性差异甚大，即使是同一类煤，随产区、矿点、开采年份和深度的不同，其低位发热量、灰分含量、含硫量等的变化范围也比较大，加上实际用煤中有些电厂还掺入各类洗中煤、洗研等劣质燃料，无意增大了实际煤质的变化幅度。同时又由于能源处于一个相对紧张的状态，对发电用煤的煤种和煤质的选择余地很少，而且大多要求燃用劣质煤，这就会给锅炉带来许多不利的影响，如煤粉着火困难、燃烧不稳定、锅炉的事故率增加，影响了整个机组的安全性。特别是，为了调节电负荷的峰谷差，许多机组都处于频繁的变负荷运行工况，这就更加重了锅炉燃烧的不稳定。因此分析煤质对锅炉的影响，对锅炉安全运行有着重大的意义。
1、动力煤的分类
锅炉用煤的分类
动力用煤就类别来说，主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤；气煤以及少量的无烟煤。从商品煤来说，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣质煤主要指对锅炉运行不利的多灰分（大于40%）低热值（小于15.73兆焦/千克）的烟煤、低挥发分（小于10%）的无烟煤、水分高热值低的褐煤以及高硫（大于2%）煤等。
火电厂用的煤炭质量对锅炉设计和生产过程都是重要的基本依据。燃料煤的特性包括两个方面：一是煤特性，二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、元素含量（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、加工（例如磨成煤粉）、输送和储存有直接关系。灰特性指煤灰的化学成分、高温下的特性、以及比电阻等。这些特性对燃烧后的清洁程度，对钢材的腐蚀性以及煤灰的清除等有很大的影响。
2 煤质对锅炉经济性的影响
2.1 煤中挥发分对锅炉经济性的影响
挥发分是固体燃料的重要成分特性，对燃料的着火和燃烧有很大影响。挥发分是气体可燃物，其着火温度低，使煤易于着火。另外，挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性，与助燃空气接触面积变大，因而易于燃烬。挥发分含量降低时情况则相反，锅炉飞灰可燃物相对偏高；同时，火焰中心上移，对流受热面的吸热量增加，尾部排烟温度也随之上升，排烟热损失增大。
2.2 煤的发热量对经济性的影响
煤的发热量降低，则同样的锅炉负荷所用的实际煤量增大，而对于直吹式制粉系统，输送煤粉所需的一次风量也相应增加，导致理论燃烧温度和炉内的温度水平下降，使煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃尽。煤的发热量降低同时会使锅炉排烟温度升高，增加排烟热损失。煤的发热量降低还可能导致锅炉熄火等严重事故的发生。
2.3 煤的灰分对经济性的影响
灰分对电厂运行的经济性和可靠的影响体现在以下几个方面：
（1）影响着火和燃烧过程。煤质中灰分在锅炉燃烧中起到阻碍氧气与碳产生化学反应的作用，灰分升高容易导致着火延迟，同时炉膛燃烧温度下降，煤的燃烬度变差，从而造成较大的不完全燃烧损失。
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（2）煤炭中的灰分是不可燃部分，在煤炭燃烧过程中，不但不发生热量，反而因由炉膛排出的高温炉渣，损失大量的物理显热。
（3）影响安全运行。随着灰分的增高，备煤系统、锅炉设备以及排灰系统的部件磨损几乎成
2.4 煤质下降引起其它经济性方面的影响
（1）煤粉细度变粗，当发热量降低，灰分增大时，煤的可磨性系数变小，磨煤机磨损件磨损加快，煤粉细度变粗。为保证锅炉出力不变，燃煤量增加，磨煤机出力就要增加，甚至增加运行磨煤机，进一步加剧煤粉细度变粗造成影响。
（2）厂用电率增加煤质变差造成燃煤量增加，磨煤电耗将增加，制粉系统的阻力也随着增大，导致所需风机的压头升高，风机电耗也相应增大。同时，对于三分仓预热器来说，一次风压头的提高将使漏风增加，从而增加了吸风机的负荷。
3 煤质变化的应对措施
通过研究得知，随煤质变化，锅炉燃烧也会出现较大的波动，为了在锅炉运行中获得最安全的运行状态，就需要在实际运行中进行试验与探索，并制定出合理应对措施，做好锅炉燃烧运行工作，减少锅炉运行故障。
3.1 选择合理的配煤方式
对我国大多数电厂而言，采用单一煤源确保其煤质稳定并不现实，对多矿点煤种按入炉煤质要求进行配煤是更为可行的办法。下面介绍几种国内外常用的混煤方法。
3.1.1 炉内混合方式
采用不同制粉系统，不同燃烧器分别燃用不同煤种，使煤种在炉内燃烧过程中混合（可随时根据负荷等调节比例）。该种混合方式对炉内混合强烈的四角燃烧较为有效，对前后墙燃烧则作用有限。由于这种方式可确保所有掺烧煤种进入炉内参与燃烧，避免了入炉煤质的较大波动，因此用于燃烧、结渣特性相差较大的直吹式制粉系统的电厂较为适合。国内目前主要采用如下两种炉内混合掺烧方式：
（1）上层燃烧器燃烧其它煤，下部燃烧器燃烧易结渣煤，下部燃烧温度偏低，有利于防止结渣。
（2）上部燃烧器燃用易结渣煤，下部燃用其它煤种。此方案应用电厂不多，但效果较好。
3.1.2 预先进行混合
在煤矿或煤炭中转过程中混合。在配煤比例适合的情况下，可有效缓解结渣问题。具体方式是按不同的燃煤配比调整取料机速度，将各混合煤种倒换至同一皮带上，通过多次皮带转运进行混合，其混合效果较好，但要求有较大的煤场实现煤种分堆。
3.2 重点保管煤，确保煤的质量
煤炭保管工作也十分重要，要做好这项工作需要根据实际情况采取有效措施，保证储煤不会出现风化或自燃情况，应保持储煤地点具有一定湿度，这样既能提高煤炭质量，还有利于燃烧。确保煤炭质量，应正确利用先进技术与设备，改善燃烧。如采用分层给煤技术以及振动碎煤设备等，这样可以极大地减轻司炉人员的工作量，使其有更多的时间管理锅炉运行，提高锅炉温度，减少能源浪费。
4 结论
煤质对锅炉燃烧的影响巨大，不合理的给煤将导致锅炉燃烧不稳定和锅炉运行不经济。为了改善燃烧状况，我们应该做好煤炭保存工作，同时选择合适的配煤方式。
参考文献：
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[3]马娟. 煤质变化对供热锅炉的影响及应对措施[J]. 科技创新与应用，2016，06：113.
论文作者:党国超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/27
标签：锅炉论文; 煤质论文; 灰分论文; 发热量论文; 电厂论文; 经济论文; 煤炭论文; 《电力设备》2018年第30期论文;