淺析電廠鍋爐的混煤燃燒技術(shù)與應(yīng)用

侴曉輝

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的運(yùn)行發(fā)展，能源消耗日益加劇，國內(nèi)煤炭石油等原料不斷消耗，這種情況下，電煤供應(yīng)形式的情況變得相對(duì)緊張，目前國內(nèi)的電廠普遍采用混煤燃燒的方式來維持鍋爐燃燒，為了使電煤供應(yīng)形式得到相應(yīng)的改善。本文也立足于電廠鍋爐混煤燃燒技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用情況，分析研究其在應(yīng)用過程中的問題，從而提出應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；混煤燃燒；技術(shù)應(yīng)用

一、混煤燃燒技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

燃煤電廠鍋爐是根據(jù)特定煤種進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)煤種不同，鍋爐的爐型、結(jié)構(gòu)、燃燒器及制粉系統(tǒng)的選擇也不同。設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)依據(jù)的煤種為設(shè)計(jì)煤種，是最佳的“適爐”煤種。但由于我國煤炭儲(chǔ)量分布和生產(chǎn)的嚴(yán)重不均以及我國煤炭煤質(zhì)特性的較大差異，目前越來越多的電廠在運(yùn)行時(shí)很難燃用設(shè)計(jì)煤種，甚至無法燃用校核煤種。在當(dāng)前燃煤條件下，為最大限度地保證鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全與環(huán)保，混煤燃燒已成為火電廠的必然選擇。目前，國內(nèi)外科研單位對(duì)混煤燃燒的實(shí)驗(yàn)室研究做過不少，具體包括混煤的煤質(zhì)特性、著火特性、燃盡特性、結(jié)渣特性、污染物排放特性和可磨性等，并獲得了一定的研究成果。在此基礎(chǔ)上，越來越多的電廠開始在電廠鍋爐上開展混煤燃燒工作，并取得了不錯(cuò)的效果。

二、混煤燃燒對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

1.著火燃燒問題

如果鍋爐燃燒兩種可磨性差異較大的煤種，可能會(huì)造成煤粉的過粗或過細(xì)，影響鍋爐的燃燒。易磨煤種會(huì)“過磨”，煤粉過細(xì)；難磨煤種會(huì)“欠磨”，煤粉過粗，導(dǎo)致混煤燃燒時(shí)難磨煤種的燃盡率降低，影響鍋爐熱效率；若提高磨煤機(jī)煤粉細(xì)度，難磨煤種可以達(dá)到著火燃燒的細(xì)度要求，而易磨煤種細(xì)度過高，會(huì)引起燃燒器噴口的燒損或結(jié)焦。當(dāng)鍋爐采用“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”方式或“分磨制粉，倉內(nèi)摻混，爐內(nèi)混燒”方式燃燒混煤時(shí)，可以通過調(diào)整各磨煤機(jī)的煤粉細(xì)度來達(dá)到不同煤種著火燃燒的需求。若鍋爐燃燒混煤的揮發(fā)與設(shè)計(jì)煤種差異較大，原有的燃燒器系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)混煤的燃燒產(chǎn)生一定影響。設(shè)計(jì)煤種為揮發(fā)較低的煤種時(shí)，燃燒器噴口的高寬比較大，以便卷吸較多的高溫?zé)煔猓@取與高溫?zé)煔廨^大的接觸面積，強(qiáng)化著火。

2.鍋爐熱力性能的影響

當(dāng)鍋爐燃燒的混煤煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種差異較大時(shí)，對(duì)鍋爐的熱力性能會(huì)產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)混煤的揮發(fā)分含量高于設(shè)計(jì)煤種時(shí)，需配以較高的一次風(fēng)率推遲煤粉的著火，確保燃燒器噴口的安全運(yùn)行，但煤粉著火后的燃燒反應(yīng)速度較快，燃燒強(qiáng)度也更劇烈，爐膛內(nèi)火焰中心位置下降，水冷壁吸熱增加，爐膛出口煙溫降低，造成鍋爐過熱器欠溫等問題。若混煤的揮發(fā)分含量大大高于設(shè)計(jì)煤種，也可以考慮在保證爐膛內(nèi)燃燒穩(wěn)定的情況下適當(dāng)?shù)亟档涂諝膺^量系數(shù)，減少鍋爐排煙熱損失，提高鍋爐熱效率。當(dāng)混煤的水分或灰分含量高于設(shè)計(jì)煤種時(shí)，混煤的發(fā)熱量就低于設(shè)計(jì)煤種，鍋爐對(duì)流過熱器和對(duì)流再熱器的出口汽溫將會(huì)升高。與此同時(shí)，燃煤量的增大和所產(chǎn)生的煙氣量的增大會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)等一系列鍋爐輔機(jī)的電耗上升。

3.運(yùn)行可靠性問題

當(dāng)鍋爐燃燒混煤時(shí)，煤種的改變會(huì)導(dǎo)致煤灰特性的改變，因此鍋爐運(yùn)行時(shí)各受熱面的結(jié) 渣、積灰情況也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)鍋爐的結(jié)渣、積灰情況加重時(shí)，受熱面的傳熱 熱阻增加，鍋爐的排煙溫度升高，導(dǎo)致鍋爐效率下降。爐膛的結(jié)渣情況加重后，水冷壁吸熱量減 少，爐膛出口煙溫會(huì)升高，過熱器的吸熱量會(huì)增大，而后導(dǎo)致過熱器減溫水量增大或汽溫超溫。鍋爐受熱面的結(jié)渣、積灰容易引起爐內(nèi)煙氣通道的局部堵塞，會(huì)增加煙氣通道的阻力，需要更高的引風(fēng)機(jī)出力來保證鍋爐的正常運(yùn)行，增加了電廠用電量，降低了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)爐內(nèi)結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)發(fā)生渣塊的掉落，造成爐膛滅火、砸壞爐膛水冷壁等事故。

4.NOx排放問題

燃煤鍋爐NOx的排放會(huì)給環(huán)境造成極大的污染，因此國家也制定了相應(yīng)的法規(guī)限制燃煤鍋爐NOx的排放。當(dāng)鍋爐燃燒水分低于設(shè)計(jì)煤種的混煤時(shí)，會(huì)造成爐內(nèi)燃燒溫度變高，增加了熱力型NOx的生成量。當(dāng)鍋爐燃用揮發(fā)分含量高于設(shè)計(jì)煤種的混煤時(shí)，由于煤粉燃燒生成的NOx中大部分是燃料型NOx，而在燃料型NOx中60%～80%又是由揮發(fā)分中的氮生成的，因此鍋爐的NOx排放濃度會(huì)上升。當(dāng)鍋爐燃用可磨性差于設(shè)計(jì)煤種的混煤時(shí)，若磨制的混煤煤粉較粗，在揮發(fā)分析出階段，煤粉越粗，被加熱的速度越慢，析出的CO氣體就越少，還原性氣氛就越弱，NOx生成量就升高。同時(shí)，粗煤粉由于其反應(yīng)表面積減小，焦碳對(duì)NOx的還原能力減弱。因此，粗煤粉會(huì)導(dǎo)致較高的NOx排放濃度。

三、新型混煤燃燒技術(shù)的研究

1.“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”的應(yīng)用分析“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”在直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐中使用的燃燒方式就是使用不同的磨煤機(jī)磨制不同種類的原煤粒，研磨之后的煤粉會(huì)經(jīng)過用來研磨自身煤粉的磨煤機(jī)一次風(fēng)管直接輸送到鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，經(jīng)由不同磨煤機(jī)磨制的煤粉會(huì)在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行混摻燃燒。采用“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”方式，有效解決了混煤在燃燒過程中的不穩(wěn)定性，并且改善了煤粉燃燒的經(jīng)濟(jì)性。在倉儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)中應(yīng)用“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”的方式，是指磨煤機(jī)磨制各自選定的煤種，將煤炭磨制成粉之后進(jìn)入各自的粉倉，不同種類的煤粉會(huì)由不同的粉倉分別輸送到不同的燃燒器噴口，而煤粉的混合則與鍋爐的燃燒過程同時(shí)進(jìn)行。

2.“分磨制粉，倉內(nèi)摻混，爐內(nèi)燃燒”的應(yīng)用分析

在鍋爐系統(tǒng)具備相應(yīng)的條件時(shí)，中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)會(huì)磨制各自選定的煤種，將煤炭充分研磨后形成的煤粉輸入同一個(gè)煤粉倉，這樣，煤粉的混合就會(huì)在煤粉倉內(nèi)進(jìn)行，而燃燒器在燃燒過程中使用的就是性質(zhì)完全相同的混煤。此混合方式保留了混煤本身著火特性接近于易著火煤種的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)確保在燃燒時(shí)難磨煤種可以燃燒徹底，克服了混煤燃盡特性接近于難燃盡煤種的缺點(diǎn)，大幅度提高了煤炭的利用率。電力技術(shù)的不斷發(fā)展使得傳統(tǒng)的混煤燃燒技術(shù)已經(jīng)無法滿足社會(huì)對(duì)電力的大量需求，新型“分磨制粉”的混摻技術(shù)以其高燃燒率和低浪費(fèi)率的優(yōu)點(diǎn)贏得了廣泛的認(rèn)可，有效增強(qiáng)了電廠的生產(chǎn)力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語：社會(huì)的需求決定了電廠的發(fā)展，燃煤鍋爐作為電廠重要的電力生產(chǎn)設(shè)備之一，其地位目前仍然難以撼動(dòng)，但是為了節(jié)約能源也提高煤炭利用率，在混煤過程中嚴(yán)格按照需要混煤的可磨性特性、燃燒特性等深入研究，選取最合適的混煤燃燒方法，以此提高煤炭的使用效率。

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