煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性影響的研究

雷天昕 劉琳旭

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與城鎮(zhèn)化工作的推進(jìn)，居民對(duì)于冬季采暖供熱與熱水的需求在進(jìn)一步加大。大多數(shù)的鍋爐燃燒單位還在使用煤炭作為燃料，其熱交換效率與給水存在一定的問(wèn)題，鍋爐供熱企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤質(zhì)燃燒經(jīng)濟(jì)性的認(rèn)識(shí)，重視燃燒發(fā)電與供熱的技術(shù)改造，使用高質(zhì)量的煤料進(jìn)行充分燃燒，提高熱能效率，為企業(yè)贏得經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，系統(tǒng)性地介紹了煤質(zhì)對(duì)鍋爐運(yùn)行的主要影響，并有針對(duì)性地提出了降低影響的主要方法。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐運(yùn)行;經(jīng)濟(jì)性;煤炭資源

0? ? 引言

煤炭是國(guó)家的基礎(chǔ)儲(chǔ)備資源之一，許多行業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展都離不開(kāi)煤炭，這就導(dǎo)致了我國(guó)煤炭?jī)r(jià)格不斷上漲。一些煤炭供應(yīng)企業(yè)為了從中牟利，會(huì)使用質(zhì)量較差或成分不純的煤炭供給電廠鍋爐使用，對(duì)鍋爐燃燒的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了較大影響。煤炭在燃燒的過(guò)程中，如果純度不能達(dá)到一定的要求，其熱值會(huì)產(chǎn)生損耗，為了達(dá)到較好的供熱效果需要加大煤炭的使用量。在使用混煤的過(guò)程中，煤質(zhì)中水分、灰分的差異也會(huì)影響鍋爐運(yùn)行的安全性。

1? ? 煤質(zhì)對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

煤炭是鍋爐供熱企業(yè)燃燒的重要原料，煤炭質(zhì)量會(huì)直接影響鍋爐的安全運(yùn)行與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此鍋爐供熱企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)煤質(zhì)的控制，使用優(yōu)質(zhì)煤炭降低設(shè)備的損耗，提升熱轉(zhuǎn)換效率，使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1? ? 穩(wěn)定燃燒影響

優(yōu)質(zhì)煤炭能夠穩(wěn)定燃燒，對(duì)鍋爐設(shè)備的影響小，具有更高的熱值與燃燒轉(zhuǎn)換效率。判斷煤炭質(zhì)量主要通過(guò)以下兩個(gè)方面——煤炭中的水分含量和煤炭的揮發(fā)分。首先，煤炭的含水量越高，純度就越低，在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的煙霧，增加煤炭產(chǎn)熱的損失。當(dāng)煤炭燃燒不充分時(shí)，大量的水分受熱變化為水霧，與細(xì)小的煤炭顆粒結(jié)合形成煙霧，容易堵塞出爐位置的排煙口，對(duì)鍋爐設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生較大壓力或損害[1]。其次，在煤炭燃燒的過(guò)程中，會(huì)因受熱分解產(chǎn)生一些揮發(fā)性氣體，揮發(fā)分與氧氣充分結(jié)合后能夠再次燃燒產(chǎn)生熱量，達(dá)到二次利用的效果，能夠?yàn)殄仩t企業(yè)節(jié)約一定的燃燒成本。

1.2? ? 燃燒灰分影響

灰分是指煤炭中不可燃燒的部分，灰分會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大污染，需要經(jīng)過(guò)一定的處理才能排放。煤炭中灰分的含量對(duì)燃燒與鍋爐的影響較大，選用灰分含量較低的煤炭會(huì)更加節(jié)能環(huán)保。一方面，煤炭中的灰分含量過(guò)高，相同質(zhì)量的煤炭能夠提供的熱值會(huì)有較大差異，對(duì)鍋爐企業(yè)而言，既增加了處理煤灰的成本，也不能生產(chǎn)更多的熱能，成本成倍增加，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益損害較大[2]。另一方面，在燃燒過(guò)程中，灰分含量較高，會(huì)包裹住煤炭中其他的有效成分，使煤炭不能得到充分燃燒，降低煤炭的熱轉(zhuǎn)換效率。煤灰質(zhì)量較輕，會(huì)在煤炭的運(yùn)輸、燃燒、通風(fēng)等過(guò)程中對(duì)鍋爐設(shè)備造成磨損或堵塞，增加了設(shè)備安檢與維修的成本。

1.3? ? 排煙熱損失

排煙熱損失是指在煤炭燃燒后產(chǎn)生的煙霧攜帶著一部分熱量從煙囪排出，對(duì)鍋爐的熱值產(chǎn)生一定影響。首先，排煙前應(yīng)對(duì)煙霧進(jìn)行二次利用，降低煙霧和燃燒不充分產(chǎn)生的細(xì)小的煤炭顆粒的熱損失，防止煙霧在通風(fēng)口或排煙設(shè)備管道處產(chǎn)生沉積，使熱傳導(dǎo)產(chǎn)生較大損失，降低鍋爐運(yùn)行與生產(chǎn)效率。其次，煤炭質(zhì)量不過(guò)關(guān)，煤塊表面不平整，易被煙霧包裹產(chǎn)生積垢，在燃燒過(guò)程中就不能和氧氣充分接觸，會(huì)產(chǎn)生焦化現(xiàn)象，造成燃料燃燒不完全;煤炭的焦化還會(huì)對(duì)鍋爐爐膛產(chǎn)生損壞，局部溫度的快速升高可能使?fàn)t膛內(nèi)層產(chǎn)生開(kāi)裂或爆炸危險(xiǎn)。

2? ? 降低影響的主要方法

2.1? ? 重視技術(shù)改造

為了改善煤炭質(zhì)量較差對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行帶來(lái)的影響，鍋爐企業(yè)應(yīng)該關(guān)注如何利用技術(shù)的升級(jí)改造與加強(qiáng)管理來(lái)應(yīng)對(duì)。首先，企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)鍋爐設(shè)備的維護(hù)工作，低質(zhì)量的煤炭很容易產(chǎn)生積灰或堵塞現(xiàn)象，因此需要提高對(duì)設(shè)備的關(guān)注度，防止設(shè)備發(fā)生損壞或故障。在進(jìn)行安檢時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注爐體的密閉性、通風(fēng)口與給煤器和省煤器，因?yàn)檫@些部位受煤炭質(zhì)量的影響較大，對(duì)鍋爐運(yùn)行也至關(guān)重要[3]。其次，企業(yè)應(yīng)配備和發(fā)展自己的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)煤灰與煤渣的再利用進(jìn)行研究，通過(guò)二次燃燒或延長(zhǎng)燃燒時(shí)間等方式提高煤炭的利用率，達(dá)到為企業(yè)節(jié)約成本的目的。

2.2? ? 提升給水品質(zhì)

鍋爐內(nèi)部有水循環(huán)系統(tǒng)，如果水質(zhì)存在問(wèn)題，在運(yùn)行過(guò)程中很容易在爐膛內(nèi)部產(chǎn)生氧化鈣等物質(zhì)的積垢，影響水循環(huán)和鍋爐煤炭燃燒。當(dāng)鍋爐內(nèi)部存在不均勻的水垢分布時(shí)，會(huì)使?fàn)t內(nèi)壁的受熱不均勻，當(dāng)溫度超過(guò)內(nèi)壁材料所能承受的范圍時(shí)，爐體內(nèi)部很容易發(fā)生爆裂或破損的現(xiàn)象，直接威脅操作工人的生命安全，還會(huì)對(duì)鍋爐供熱企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在鍋爐給水之前，應(yīng)該由專(zhuān)人對(duì)爐膛內(nèi)部進(jìn)行清理，減少水中離子的沉淀問(wèn)題。水循環(huán)系統(tǒng)中一些離子在常溫下不會(huì)產(chǎn)生沉淀，但是經(jīng)過(guò)鍋爐的加熱或與其他物質(zhì)結(jié)合，會(huì)附著在鍋爐內(nèi)部，形成一層水垢，使鍋爐內(nèi)的熱循環(huán)受到影響。這就要求企業(yè)在給水時(shí)應(yīng)該對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，提高給水品質(zhì)，降低產(chǎn)生沉淀與積垢的可能。

2.3? ? 加強(qiáng)燃燒調(diào)節(jié)

鍋爐內(nèi)部的煤炭燃燒不只存在煤炭與氧氣兩種成分，還需要助燃劑與其他條件的協(xié)調(diào)與配合才能提升燃料的熱轉(zhuǎn)化效率。首先，在給鍋爐內(nèi)部輸送煤炭之前，應(yīng)由專(zhuān)家對(duì)鍋爐內(nèi)部的空間大小、給氧量和助燃劑用量進(jìn)行判斷，不能盲目輸送大量煤炭，那樣反而會(huì)使煤炭在爐膛內(nèi)得不到充分燃燒[4]。其次，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)該有相關(guān)部門(mén)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)管，隨時(shí)關(guān)注鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。鍋爐燃燒溫度很高，在沒(méi)有防護(hù)措施的情況下接近很容易產(chǎn)生危險(xiǎn)，在參數(shù)變化幅度出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)該及時(shí)上報(bào)，禁止工作人員私自進(jìn)行處理。在鍋爐試運(yùn)轉(zhuǎn)到燃燒結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整通風(fēng)口的開(kāi)口大小，當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤炭的燃燒參數(shù)降低時(shí)，要擴(kuò)大氧氣的進(jìn)氣量，使煤炭能夠充分燃燒。

2.4? ? 提高燃料質(zhì)量

選擇高質(zhì)量的煤炭不僅能夠提高熱值，還能減少對(duì)鍋爐設(shè)備的磨損，企業(yè)應(yīng)該正確認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，不可在采購(gòu)上過(guò)度節(jié)約成本。首先，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況采取購(gòu)買(mǎi)混合煤炭的方式。不同地區(qū)或供應(yīng)廠家生產(chǎn)的煤炭質(zhì)量不同，企業(yè)可以選取兩家或數(shù)家不同類(lèi)型的煤炭，在經(jīng)過(guò)專(zhuān)家對(duì)配比數(shù)量的測(cè)算后，以較低的采買(mǎi)成本獲得較高的熱值回報(bào)。在使用混合煤炭的燃燒方式時(shí)應(yīng)當(dāng)注意不同種類(lèi)與質(zhì)量的煤炭之間會(huì)相互影響，其搭配比例應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制。其次，當(dāng)煤種來(lái)源發(fā)生變化時(shí)，要特別關(guān)注助燃劑、給煤和碎煤部位的工作狀態(tài)，根據(jù)煤炭質(zhì)量及時(shí)調(diào)整局部的結(jié)構(gòu)，提高鍋爐的燃燒效率。如新采買(mǎi)的煤塊較大，應(yīng)該適度加密碎煤的刀片，將煤塊打碎后送入鍋爐中進(jìn)行燃燒，能夠擴(kuò)大煤塊與氧氣接觸的面積，使煤炭充分燃燒。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

總之，煤質(zhì)的變化對(duì)電廠鍋爐的運(yùn)行有著十分重要的影響，企業(yè)應(yīng)該重視和加強(qiáng)管理，積極促進(jìn)煤炭技術(shù)升級(jí)改造，推進(jìn)企業(yè)安全平穩(wěn)運(yùn)行與生產(chǎn)。對(duì)于不同的煤質(zhì)來(lái)源要嚴(yán)格把關(guān)，使用優(yōu)質(zhì)燃料進(jìn)行燃燒，提高鍋爐運(yùn)行的熱轉(zhuǎn)換效率;要使用優(yōu)質(zhì)水源防止鍋爐內(nèi)壁產(chǎn)生過(guò)度的水垢沉積，對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。在進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)時(shí)，要重視對(duì)煤灰與煙囪余熱的再利用，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞，提高鍋爐行業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，推動(dòng)行業(yè)不斷發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉德文.煤質(zhì)對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性的影響研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016（2）：73-74.

[2] 王梅，陳曉林.淺談煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐燃燒的影響[J].農(nóng)村實(shí)用科技信息，2012（5）：91.

[3] 燕冰，馬林東，喬小平.關(guān)于火電廠鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（29）：62.

[4] 魏巍.影響電廠鍋爐運(yùn)行效率的因素及對(duì)策分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（2）：137.

收稿日期：2020-03-25

作者簡(jiǎn)介：雷天昕（1983—），男，山西平遙人，助理工程師，研究方向：電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

劉琳旭（1986—），男，山西臨猗人，助理工程師，研究方向：電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。