摘要：针对大型燃煤火力发电机组而言，提高锅炉燃烧效率，降低锅炉飞灰可燃物损失一直是所追求的目标。严格控制合理的煤粉细度是解决锅炉损失的有效途径，一般不考虑磨煤电耗和金属损耗的情况下，煤粉细度越细，煤粉在炉膛着火提前，燃烧越充分，但煤粉细度不能控制过细，容易导致制粉过程成本的增加，因此控制最佳的煤粉细度是其中的关键。
关键词：机械不完全燃烧损失 煤粉细度 飞灰可燃物 磨煤电耗
一、简述
京能五间房一期项目是以燃烧褐煤为基础的大型火力发电机组，项目设计初衷本着追求环保、低碳、高效、节能的理念，设计煤源主要来自于五公里外的煤矿，锅炉采用北京巴威前后墙对冲锅炉，前墙三层后墙四层燃烧器，配置七台中速辊式磨煤机，出口设置有静态分离挡板，最大通风量为45.951 kg/s，磨煤机单位磨损率（磨损后期保证出力下）4-6g/t，设计煤粉细度R90=35%，出口煤粉管道安装煤粉取样装置，以满足煤粉水分、细度的分析，为锅炉燃烧提供有效的数据。
二、煤粉细度及最佳煤粉细度定义
煤粉细度一般指的是试验时留在筛子上的煤粉占试验煤粉的比例，筛子孔径不变的话，留在上面的越多，细度越大，煤粉越粗。也可通过筛子的煤粉基与总煤粉量的百分比表示。如下公式：
Rx=a/(a+b) Rx—煤粉细度， %；a—留在筛面上煤粉，b—通过筛孔落下的煤粉。
煤粉过细，煤粉进入炉膛更容易着火、燃烧更完全、飞灰含碳量降低、降低了烟道二次燃烧的可能性，炉膛火焰中心相对降低、锅炉炉效相对升高。但是过度的提高煤粉细度，磨煤机内循环煤量增加，煤粉在磨煤机内停留时间增加，研磨部件磨损增大，增加维护量。因此不宜控制过细的煤粉细度，我一般把机械不完全燃烧损失q4、排烟损失q2，磨煤电耗qN、金属磨损qm三相之和最小时所对应的煤粉细度称作最佳煤粉细度R90，即：q4+ q2+qN+qm最小时对应的煤粉细度，通常使用经验公式及相关示意图如下：
R90=0.5nVd+4，其中：R90—最佳煤粉细度n—均匀性指数，Vd—干燥无灰基挥发分。
图1：最佳煤粉细度确定示意图
三、影响煤粉细度的因素
1.燃料的燃烧特性。
一般来说，挥发分高、发热量高、活性强、活化能低的燃料一般容易燃烧，煤粉细度要求粗一些，针对于我厂锅炉燃烧的褐煤煤种特性，该煤种挥发分高、发热量低、灰分大、水分大，所选煤粉细度应在25%—40%之间，我厂设计35%煤粉细度比较适宜。
2.燃烧方式
针对于前后墙对冲、平衡通风、固态排渣的煤粉炉而言，炉膛温度不是很高，锅炉漏风相对较大，选择的煤粉细度较粗，容易增加机械不完全燃烧损失。因此需要适当降低煤粉细度，提高燃烧率。
3.煤粉均匀性
煤粉越均匀，煤粉越容易磨制，进入炉膛与空气接触面积越大，着火热降低，燃烧提前，火焰中心相对降低，锅炉了排烟损失降低，提高锅炉效率，因此可适当增加煤粉细度，也能保证充分燃烧，大大减少制粉系统电耗和磨损损耗。
4.磨煤机及分离器性能
性能好的磨煤机能够使煤粉均匀性更好，我厂采用的是中速辊式磨煤机，配置静态分离器，该型式分离器相对调整煤粉细度灵活性降低，调节精度下降，但磨制的煤粉相对于其他型式磨煤机（尤其是钢球磨煤机）更均匀，因此可适当提高煤粉细度。
四、控制煤粉细度的方法
1.磨煤机加载力大小
针对中速辊式磨煤机，加载力大小直接影响煤粉细度大小，加载力越大，煤粉细度降低，但容易导致磨煤机振动，增加了制粉系统磨损。因此严格按照给煤量调整磨煤机加载力大小是很有必要的。
2.磨煤机出口温度
中速磨煤机一般使用冷一次风作为制粉系统出口调温风，也就是我们经常提到的干燥出力，若通入的冷一风量较大，降低了磨煤机内存煤的干度，使原煤磨制起来更困难，部分煤粉没有完全磨制到合格细度就已经被输送至炉膛燃烧，甚至可能导致制粉系统堵塞，降低制粉系统出力，故过多使用冷一次风进行调整磨煤机出口的温度，在某种程度上降低了煤粉的细度。
3.通风量的大小
取用空气预热器出口热一次风作为携粉风，通常称为磨煤机的通风出力，通风出力越大，磨煤机入口风量越大，过多的煤粉没来得及循环磨制便被吹入的热风携带进入炉膛，降低了煤粉细度。反之，增加煤粉细度。
4、磨煤机转速大小
一般钢球磨煤机对转速的要求较高，转速高时，磨制煤粉的速度加快，单位质量煤粉在磨煤机内磨制时间相对增加，使煤粉细度更细，但过高的转速加速了钢球的磨损和制粉电耗。中速辊式磨煤机转速恒定，无法调节，故无法通过采用此种方式进行煤粉细度的调节。
5、磨煤机套筒的高度
设置磨煤机套筒高度越高，煤粉细度越细，反之越粗，套筒高度主要以设计燃烧煤种特性和锅炉容量大小为主要的依据，日常调节中无法进行调节。
6、煤种特性
同一制粉系统磨制不同特性煤种的原煤时，煤粉细度不一致，其中水分大，灰分大，发热量低的煤种，单位负荷耗煤量大，煤粉磨制的相对更加困难，煤粉更粗。
五、煤粉细度对锅炉燃烧的主要影响
1、对锅炉结焦的影响
煤粉细度越细，容易使煤粉在燃烧器喷口区域提前着火，导致燃烧器结焦，影响锅炉配风和锅炉的动力场，从而烧坏燃烧器；但煤粉过粗，燃料在锅炉内燃烧滞后，火焰中心上移，排烟温度升高，对于灰熔点较低的煤种，容易导致锅炉水冷壁及顶棚管过热器的结焦，对受热面安全产生严重威胁，因此控制适宜范围煤粉细度对锅炉燃烧调整至关重要。
2.对煤粉管道和锅炉受热面的磨损影响
倘若燃烧的煤粉过粗，煤粉颗粒经过被输送的煤粉管道进入锅炉燃烧时，输粉管道磨损速度加快，同时由于碳粒在炉膛内燃烧时间增加，火炬拖长，未完全燃烧的碳粒在惯性作用下，被高温高速烟气携带直接冲刷各受热面，进一步加剧了受热面的磨损程度，降低管材寿命。
3.尾部烟道二次燃烧的影响
煤粉过粗，机械不完全燃烧热损失进一步增加，未完全燃烧的碳粒沉积在水平烟道或尾部烟道受热面、脱硝催化剂或者空气预热器等设备处，增加了烟道二次燃烧的风险。
4.对烟气NOx的影响
煤粉越细，产生的NOx越小，主要原因是挥发分析出的氮与NOx还原规律的综合效应导致。煤粉越细，炉膛燃烧率提高，温度峰值提高，挥发分析出量增加，挥发分以更加强烈的“喷射方式”由颗粒内部向外部释放，导致碳表面凹凸，空隙及尺寸也得到强化，为异相还原反应提供了良好条件，同时增加了煤粉表面参与化学反应的表面积，增大了NOx化物的接触面积，NOx的还原效果明显增强。
六、结语
合理控制煤粉细度对锅炉燃烧和调整有着重要的意义，及时组织煤粉取样，正确测定煤粉细度，确定合理的最佳煤粉细度为运行值班人员准确把握燃烧，掌握锅炉工况，合理调节风煤配比都提供了基础理论支撑。
参考文献:
[1] 毕玉森 陈国辉 煤粉细度的合理选择 国电热工研究院 2004（01）
论文作者:刘振宇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：煤粉论文; 细度论文; 锅炉论文; 磨煤机论文; 炉膛论文; 制粉论文; 磨损论文; 《电力设备》2019年第4期论文;