煤質(zhì)變化對(duì)燃煤鍋爐熱效率的影響

【摘要】通過(guò)煤的種類及煤質(zhì)對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備的影響分析、對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)，得出煤質(zhì)對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性都有很大影響，提出了加強(qiáng)煤質(zhì)管理的措施。

【關(guān)鍵詞】煤質(zhì)；燃燒；效率

煤的種類及煤質(zhì)對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式、受熱面布置、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性都有很大影響，煤質(zhì)改變或煤質(zhì)下降將給鍋爐熱效率帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題，鍋爐熱效率的下降直接導(dǎo)致煤耗的上升，加大燃燒成本，增加污染物的排放量，增大環(huán)境壓力。

1、煤質(zhì)變化對(duì)燃煤鍋爐燃燒的影響

大家知道，煤的工業(yè)分析主要包括水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、硫分和發(fā)熱量，及時(shí)分析和掌握這些指標(biāo)變化對(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的指導(dǎo)意義。鍋爐依照設(shè)計(jì)煤種燃燒可以達(dá)到最佳的熱效率，如果煤質(zhì)偏離鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)則會(huì)對(duì)鍋爐燃燒工況產(chǎn)生較大影響。

1.1水分的影響

水分的存在不僅使煤中可燃質(zhì)含量相對(duì)減少，降低了發(fā)熱量，還會(huì)因受熱蒸發(fā)、汽化而消耗大量的熱量，導(dǎo)致爐膛溫度降低，煤粉著火困難，排煙量增大，用電量增加，同時(shí)，增大了輸煤系統(tǒng)堵塞的幾率。水分高，煤容易在煤倉(cāng)內(nèi)形成板結(jié)，增加通風(fēng)阻力，降低爐內(nèi)溫度，爐內(nèi)著火位置靠后，有效著火面積減少，燃燒時(shí)間變短，增加機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒熱損失。同時(shí)增加煙氣量而使排煙熱損失增加，降低鍋爐熱效率，增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷，也為低溫受熱面積灰、腐蝕創(chuàng)造了條件。依據(jù)資料煤中的水分每增加5%，由于排煙熱損失而使鍋爐效率下降5‰左右。

1.2揮發(fā)分的影響

在煤的燃燒中，揮發(fā)分是最為重要的指標(biāo)，揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒提供了極其有利的條件，另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應(yīng)面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。揮發(fā)分越高，煤越容易燃燒，燃盡效果也最好，煤粉著火提前，火焰中心下移，有利于鍋爐水冷壁輻射吸熱，可以降低排煙溫度水平，有利于提高鍋爐熱效率降低發(fā)電煤耗。揮發(fā)分含量降低時(shí)，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達(dá)到著火所需的時(shí)間變長(zhǎng)，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對(duì)流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。

1.3灰分的影響

燃料中的灰分在燃燒過(guò)程中不但不能放出熱量而且還要吸收熱量。因此，灰分含量越大，發(fā)熱量越低，容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲；同時(shí)爐膛燃燒溫度顯著降低，煤的燃盡度變差，造成飛灰可燃物高?；曳趾吭龃?，碳粒可能被灰層包裹，碳粒表面燃燒速率降低，火焰的傳播速度減小，造成燃燒不良；另外飛灰濃度越高，使鍋爐受熱面特別是尾部的省煤器、空預(yù)器受熱面的磨損加劇。排灰量增加，也使得除塵費(fèi)用及廠用電上升，同時(shí)飛灰和爐渣的熱物理?yè)p失變大，從而降低了鍋爐的效率?；曳置吭黾?%，理論燃燒溫度平均降低約5度，因而使煤粉著火發(fā)生困難，引起燃燒不良，甚至爆燃，熄火。

1.4熱值的影響

發(fā)熱量是反映煤粉燃燒好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)煤的發(fā)熱量下降到一定程度時(shí)，不僅會(huì)引起燃燒不穩(wěn)定、不完全，而且可能導(dǎo)致鍋爐滅火等故障。相反，當(dāng)發(fā)熱值超過(guò)一定程度時(shí)，可能造成一定的燃燒事故。

1.5硫分的影響

煤中含硫量大時(shí)，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預(yù)熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運(yùn)行。[1]

2、煤質(zhì)變化對(duì)燃煤鍋爐經(jīng)濟(jì)效益的影響

某單位鍋爐房設(shè)計(jì)煤種均為優(yōu)質(zhì)煙煤，近幾年入煤相對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)煤種發(fā)生了較大變化，根據(jù)今年供熱系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)的運(yùn)行情況表明，鍋爐煤質(zhì)一直較差，嚴(yán)重影響供熱系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行。

根據(jù)2012年3月煤質(zhì)分析報(bào)告（見表1），工業(yè)分析灰分分別為37.58%、22.58%（設(shè)計(jì)為15%以下），分別為設(shè)計(jì)值的2.51倍和1.51倍；固定碳含量分別為38.9%、42.88%（設(shè)計(jì)為66.19%以上），分別為設(shè)計(jì)值的58.77%和64.78%；低位發(fā)熱量分別為15.6MJ/kg、17.68 MJ/kg （折合3730kcal/kg、4228 kcal/kg）設(shè)計(jì)應(yīng)為22.19MJ/kg，（折合5307 kcal/kg），分別為設(shè)計(jì)值的70.3%、79.68%。

可以看出，發(fā)熱量、固定碳嚴(yán)重偏低、灰分嚴(yán)重偏高，煤質(zhì)過(guò)差，造成煤結(jié)焦嚴(yán)重，鍋爐房各系統(tǒng)超載運(yùn)行，鍋爐出力嚴(yán)重下降，最差時(shí)鍋爐負(fù)荷最大只能達(dá)到3MW，為設(shè)計(jì)負(fù)荷14MW的21.43%，鍋爐耗煤居高不下。

3、燃煤鍋爐應(yīng)采取的管理措施

3.1加強(qiáng)入場(chǎng)煤質(zhì)的選擇和管理，盡量保證煤種接近設(shè)計(jì)煤種參數(shù)要求。

3.2加強(qiáng)入場(chǎng)煤、入爐煤的化驗(yàn)分析，準(zhǔn)確掌握煤炭的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，特別是水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰分等指標(biāo)，及時(shí)提供給運(yùn)行人員便于及時(shí)調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)。

3.3加強(qiáng)入爐煤摻配，保證煤質(zhì)的穩(wěn)定性，保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

3.4燃燒調(diào)整，運(yùn)行人員可根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)單給定的煤質(zhì)變化情況，及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整合理配風(fēng)，從而達(dá)到安全運(yùn)行的目的。

3.5定期進(jìn)行鍋爐熱效率測(cè)定，增加鍋爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，掌握煤質(zhì)煤種和燃燒工況發(fā)生變化后的數(shù)據(jù)，使運(yùn)行人員及時(shí)做出調(diào)整。

4、煤質(zhì)與燃煤鍋爐的相關(guān)性

煤質(zhì)變差對(duì)燃煤鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和熱效率產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，使燃煤鍋爐電煤耗大幅升高，降低了鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。定量分析煤質(zhì)，當(dāng)煤質(zhì)變差對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性有影響時(shí)，應(yīng)采取針對(duì)性的措施，提高燃煤鍋爐燃燒效率，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化。