摘要：煤质的变化情况会直接影响电厂锅炉运行燃烧效率，影响电厂锅炉运行的经济性，要想实现电厂考核运行经济性，需要分析煤质对其的影响。煤的种类会很大程度影响锅炉燃烧的受热、结构、安全性、经济性，因此需控制不同煤质，以便于提高燃烧效率。文章分析了电厂锅炉运行现状、煤质变化对经济性的影响，并提出了解决建议。
关键词：煤质；电厂锅炉运行；经济性
一、大型燃煤电厂锅炉运行现状分析
电厂锅炉的正常运行是整个电厂的经济安全以及运营产能的重要保障，在锅炉运行中，要时刻对运行情况进行监视，确保锅炉水位正常，锅炉气温和气压正常，锅炉的蒸发量要与机组负荷保持一致。
1.1炉膛结渣分析
大型燃煤电厂锅炉在设计时就要充分考虑到所用的燃煤种类，需要业主提供具有代表性的煤种，以此来作为锅炉炉膛及燃烧器设计选型的重要参数依据。设计人员在细致掌握设计燃煤煤种的着火燃烬以及结渣特性后，在锅炉炉膛设计中，如炉膛的容积热负荷以及燃烧器区域壁面热负荷、炉膛断面热负荷、炉膛火焰高度等参数进行选择，确保锅炉运行的可靠性。如果炉膛容积过小，燃煤在炉内的停留时间较短，就不能完全燃烧，炉膛内火焰温度较高，同时水冷壁面积过小，非常容易造成结渣。炉膛的横截面积较小，燃烧区域温度较高，虽然对燃煤的着火燃烧有利，但是也容易引起结渣。在燃煤电厂锅炉运行中，燃煤种类和特性是影响炉膛结渣的主要因素，通常电厂使用的燃煤都达不到锅炉设计燃煤的要求，当煤燃烧时，灰的熔融性是判断燃煤是否容易结渣的重要参数，灰熔点的高低是由锅炉运行时还原性气氛的强弱以及灰的成分决定的，当灰的熔点降低时，会引起严重的结渣现象。
1.2氮氧化物的排放分析
人们对于环境保护的重视程度越来越强烈，加大空气治理力度，必然使得各项排放指标更加严格，因此对大型燃煤电厂锅炉运行现状来说，氮氧化物的排放监控是绩效考核的基本要求。燃煤在燃烧过程中产生的氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮占百分之九十以上，二氧化氮则是由一氧化氮在低温情况下被空气中的氧气氧化而生成的。燃煤燃烧气体中的氮在高温下与氧气反应产生氮氧化物，在这个过程中，温度的影响非常大，所以降低烟气的温度以及缩短烟气在锅炉高温区域的停留时间是降低氮氧化物产生需考虑的问题，研究低氮燃烧技术，包括低氮燃烧器、空气分级技术、炉内还原及再燃技术等，都是解决氮氧化物排放问题的重要途径，从而使氮氧化物的排放浓度和质量指标达到国家环保要求。
1.3混煤燃烧分析
由于大型燃煤电厂锅炉对于煤炭的消耗非常大，为了节约成本，提高燃煤的燃烧利用率，将不同煤种按照其燃烧性能和分子结构等特性，按照一定比例混合配制，加工生产成能够提高电厂锅炉运行效率的混合煤，不仅有效缓解资源紧缺的现状，并满足电厂对于居民的供电需求。但是电厂锅炉在混合煤掺烧时也存在一些弊端，因为混合煤在燃烧性能上没有设计时的单种煤性能好，所以需要在掺烧技术上克服燃煤不易着火、燃烧稳定性差等问题，这就需要混合煤尽量与锅炉的设计要求相匹配，并有效解决风机工作点偏离以及炉膛负压波动的情况。
二、煤质变化对锅炉经济性影响
2.1水分的影响
水分的存在不仅使煤中可燃质含量相对减少，降低了发热量，还会因受热蒸发、汽化而消耗大量的热量，导致炉膛温度降低，煤粉着火困难，排烟量增大，用电量增加，同时，增大了输煤系统堵塞的几率。水分高，煤容易在煤仓内形成板结，增加通风阻力，降低炉内温度，炉内着火位置靠后，有效着火面积减少，燃烧时间变短，增加机械和化学不完全燃烧热损失。同时增加烟气量而使排烟热损失增加，降低锅炉热效率，增大引风机负荷，也为低温受热面积灰、腐蚀创造了条件。依据资料煤中的水分每增加5%，由于排烟热损失而使锅炉效率下降5‰左右。
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2.2挥发分的影响
在煤的燃烧中，挥发分是最为重要的指标，挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦碳的燃烧速度。挥发分越高，煤越容易燃烧，燃尽效果也最好，煤粉着火提前，火焰中心下移，有利于锅炉水冷壁辐射吸热，可以降低排烟温度水平，有利于提高锅炉热效率降低发电煤耗。
2.3灰分的影响
燃料中的灰分在燃烧过程中不但不能放出热量而且还要吸收热量。因此，灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟；同时炉膛燃烧温度显著降低，煤的燃尽度变差，造成飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速率降低，火焰的传播速度减小，造成燃烧不良。灰分每增加1%，理论燃烧温度平均降低约5度，因而使煤粉着火发生困难，引起燃烧不良，甚至爆燃，熄火。
三、电厂应对措施
3.1加强源头管理，有效控制入厂煤质
对于电厂而言，煤炭采购是一个十分重要的环节，其不仅决定了燃料的价格，也决定了其质量，因此必须加强其管理力度，机制采购“混掺贫煤”。以福建华电可门电厂为例，其在制定采购计划时，需充分考虑煤值稳定、自产煤搭配、指标、热值、环保以及前期掺烧经验等等方面的因素。该电厂2015年7～12月采购计划如下：（1）4100-4300大卡/千克低硫低灰印尼煤75万吨；（2）5500大卡/千克澳煤78万吨。其中，后者的应用是为了符合机组的环保排放要求；前者则可以弥补低卡印尼煤的热值低不足的缺陷，而且已有一定的掺烧经验，能够确保掺烧煤种稳定，实现锅炉的稳定、经济运行。
3.2科学掺烧，保证入炉煤质稳定
当前，对于各大电厂而言，完全使用设计煤种是十分不实际的，因此配煤掺烧就成为了一个十分重要的工作。在电厂混煤掺配的过程中，一方面要充分考虑到所用煤种的价格因素，另一方面则更要重视参混煤种的质量问题，确保其具有较好的可磨性、燃烧特性，对于差异较大的煤种不得直接进行掺配，否则必然影响磨煤机、锅炉的正常运行。
可门电厂在掺烧褐煤和印尼煤的过程中，通过大量试验对制粉系统、机组燃烧性能和环保排放指标进行分析，确定不同负荷下机组最大掺烧比例（在保证磨出力和负荷要求下的褐煤印尼煤的最大掺烧煤量比例）和最佳掺烧比例（在保证安全的前提下，综合考虑锅炉效率、厂用电率及煤价三个因素时的褐煤印尼煤掺烧煤量比例，兼顾污染物排放），在保证煤质稳定的同时，提高掺烧经济性。
3.3以炉定煤，严格控制煤质底限
在电厂的实际运行锅炉的实际运行过程中，往往是由于入炉煤煤质偏离设计煤质，导致锅炉乃至整套机组的运行性能受到不利的影响。对于不同的电厂而言，其所使用的锅炉、制粉系统也是各不相同的，对于煤质的要求必然存在差异。对此，必须严格按照锅炉及辅机系统的运行情况，制定相应的煤质底限，并严格执行。例如：可门电厂通过对机组不同负荷下的最大和最佳掺配比例的总结分析，找出了机组运行和现有煤种相互匹配特性，通过煤场管理系统和运行调度系统实现，指导机组运行，根据机组需求指导煤场进行配煤工作，同时结合后期负荷和经济性掺烧需求，对煤种采购提出建议。
结束语：
综上，煤质是影响锅炉运行及其经济性的一个重要因素，各火电厂必须通过有效的技术、管理措施，例如：源头管理、科学掺烧、以炉定煤，实现煤质的合理控制，提高锅炉运行的安全与经济性。
参考文献：
[1]王丽朋，煤质劣化对电站锅炉安全和经济性的影响及改进建议.甘肃科技，2011（21）：74-77.
[2]范玉勤.煤质变化对火电厂生产运行的影响.沿海企业与科技，2008（08）：93-95.
[3]李艳丽.煤质变化对火电厂安全经济运行的影响及对策.魅力中国，2014（06）：55-55.
论文作者:张健,张志强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/6
标签：锅炉论文; 煤质论文; 电厂论文; 炉膛论文; 燃煤论文; 经济论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第36期论文;