煤质变化对循环流化床锅炉机组运行的影响

韩 亚 妮

(太原市热力公司，山西 太原 030024)



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煤质变化对循环流化床锅炉机组运行的影响

韩 亚 妮

(太原市热力公司，山西 太原 030024)

介绍了循环流化床锅炉燃煤特性，从不同热量、挥发成分含量、灰分含量、颗粒度、水分含量以及杂质含量等方面，分析了煤质对循环流化床运行工况的影响，探讨了煤质对锅炉和相关辅助设备运行的影响，为选择适宜锅炉燃烧的煤种类提供依据。

煤质，锅炉，燃烧性能，发热量

1 循环流化床锅炉的燃煤特性

1.1 燃料适应性广泛

在循环流化床锅炉运行时，其所加入的燃料总量只有床料总量的2%左右，而剩下的均为不可燃材料，包括脱硫剂、灰渣等。所以，将煤加入至流化床中时，其中的灰渣会将煤颗粒包围起来。而硫化床锅炉中具有非常强的混合作用，流化床中的高温会在煤的燃烧过程中发挥“理想拱”的功能，将所加入的煤燃料升温至相应的着火点温度，从而引燃煤颗粒。而对所加入的煤燃料进行加热消耗的热能，不足流化床总热量的1%。所以，不会因此而使流化床的温度产生较大的波动。另一方面，由于所加入煤颗粒在燃烧过程中会产生大量的热能，进一步的保证了流化床可以维持特定的温度值。正因如此，流化床通常不会出现着火困难的问题，同时其对多种煤质均具有较强的适应能力。一些高硫含量、高水分含量以及高灰分含量的难燃料均能被用作流化床的燃料。而且，无论采取何种燃料，流化床锅炉机组的系统运行也不会出现较大的波动。能被用作流化床锅炉的燃料包含无烟煤、煤矸石、树枝、天然气、烟煤等多种燃料。

1.2 低氮氧化物排放量以及高效脱硫性能

在循环流化床燃烧过程中，能够实现低温燃烧的目的。流化床燃烧温度能够被控制在900 ℃左右，并且可以确保锅炉的稳定燃烧。在循环流化床锅炉燃烧时，通过采取分级燃烧的工序，将一次风和二次风分别送入，能够降低燃料燃烧时的氮氧化物排放量。并且，燃料燃烧时也能够向循环流化床中添加一定量的石灰石，以减少燃料燃烧时二氧化硫气体的排放，对于环境的保护非常有利。

1.3 燃烧负荷大、传热能力强、效率高

在循环流化床中，气体和固体之间会形成非常强的内循环扰动，使得锅炉内的热传递变得非常强劲，让新加入的燃料在非常短时间内而达到炉内的温度值。而燃料经由相应的分离装置被多次的循环而返回至炉中，使其停留时间以及反应时间均得到了延长，从而降低了燃料不完全燃烧所造成的热量损失，原料在流化床中燃烧的效率可以高达95%左右。

1.4 灰渣具有较高的活性

由于灰渣具有较高的活性系数，所以能被再次的利用。在相对低的温度值下，燃料燃烧所形成的灰渣具备相对高的活性，能被用来生产水泥矿物掺合料，也能被用作其他种类的建筑材料。并且，能够将灰渣用来提纯特定的稀有金属。

2 煤质变化对流化床锅炉稳定燃烧的影响

1)根据我公司循环流化床锅炉运行的多年经验，如果煤燃料的发热量低于5 000 kJ/kg，此时煤不具备较高的发热量，将导致锅炉出口处的温度值无法满足要求，进而导致锅炉的供热不正常。并且，发热量低于5 000 kJ/kg的煤，燃烧过程中极易出现不稳定的现象，也会使燃料燃烧不够完全，要是问题严重将会发生熄火事故。

2)煤中的挥发成分能够在600 ℃左右的温度下析出并发生燃烧反应。而由于挥发分的燃烧所释放的热量，会使煤颗粒自身温度值快速增长，给煤的燃烧创造了极为有利的环境条件。并且，由于煤中挥发成分析出，使其内部拥有了更大的孔隙，在煤燃烧时将会拥有更大的接触面积，从而使煤燃烧速率得以有效的提升。

3)煤里所含有的灰分会在煤燃烧的时候吸收较大的热量。所以，煤中灰分所占的比例越大，煤所具备的发热量也就会越小。根据我公司循环流化床锅炉运行的多年经验，如果采用灰分大于51%的煤作为原料，易导致煤燃料不易燃烧或者燃烧被延迟。另外，由于煤的燃烧困难及燃烧延迟，会使锅炉内部的温度有所下降，使得煤燃料不具备较高的燃烬程度，同时也会使灰分中会有较多的可燃物。煤中灰分所占比重变大，煤炭颗粒表层就会极易被灰分所包围，导致其燃烧速率低下，火焰的传递速度也降低，最终出现燃烧不良的问题。

4)煤自身颗粒性会严重的影响到煤燃烧效果。如果煤具有较大的颗粒度，煤燃烧的过程过于短，会使其中含有的焦炭未能全部的燃烧，导致锅炉灰渣的含碳量过高，从而使锅炉的热损失值有所增加。如果煤所具有的颗粒度较小，微细的煤颗粒在燃烧过程中会出现较大的机械损失。一般情况下，所采用的煤燃料颗粒度不超过13 mm。

5)当煤中所含的水分值不超过6%时，其对煤燃烧性能的影响和煤中所含挥发分时对煤燃烧的影响效果相同，有利于煤的燃烧。通过煤燃烧动力学观点进行分析，处于高温火焰中水蒸气在煤燃烧中发挥着一定的催化功能，能够显著地提升煤燃烧速率，也可以增强煤燃烧时的火焰黑度值，使锅炉中的辐射换热效应得到强化。但是，如果煤中水分的含量太高，会导致煤的着火热不断的增加。并且，煤所产生的热量有一部分需要用于对煤中的水分进行加热，从而使锅炉中的烟气的温度有所减小。同时，煤粉气流所吸收的部分烟气温度也有所降低，火焰所形成的辐射热度也会受到影响，这就会对燃料的燃烧产生不利影响。

6)煤中含有的杂质在煤燃烧时将部分的热量吸收，所形成的灰分将包围于煤颗粒表面，使颗粒无法充分的和空气接触，从而对煤燃烧造成不利影响，使锅炉的热效率值有所减少，也会导致锅炉中受热面的磨损程度变得更为严重，所需清除的灰量有所增多，并且还会严重的危害到锅炉使用过程中的安全与可靠性。

3 煤质对锅炉和相关辅助设备的运行影响

1)当采用的煤质不好时，会使锅炉消耗煤的数量增多，锅炉的出渣数量也增多，且炉渣中含有的碳量随之增多。由于产渣量增多，也会使冷渣设备以及输渣设备的使用次数增多，这将导致相关设备的使用周期缩短。由于行车设备、输煤设备、破碎设备的使用量增加，其所发生故障次数也会相应增加，导致系统运行成本的提高。

2)当煤颗粒过大，会造成排渣管道发生堵塞的问题。如果较长时间内无法完成排渣，就将导致流化床出现分层现象，使得流化效果变得极差。如果严重的话，将导致床层出现结焦问题。

3)当煤中含有较大的灰分，煤燃烧之后会对水冷壁、空气预热装置等造成相对大的损坏。同时，也易导致设备的积灰问题，使锅炉送风时会遇到较大的阻力，导致系统的热效率减少。同时，还会对除尘装置造成不利的影响，使除尘装置的运行负荷不断增加，从而导致除尘装置发生故障的概率增加，这将非常的不利于环境保护。

4)当煤中硫化物含量较大，会发生一定的高温腐蚀问题，会对水冷壁、省煤装置、预热装置等造成严重的破坏，导致锅炉爆管问题的出现，严重的危害到锅炉的安全与可靠性。另外，煤燃料中含有较多的硫，将导致灰渣发生流变的温度有所减小，从而使流化床或返料装置出现结焦的问题。

4 结语

如果煤质出现波动，应当强化对锅炉及相关装置的检查和维护，及时的发现并排除装置所发生的问题，强化送风及炉腔内的温度监控，确保炉腔内的温度不会出现波动。加强煤在储存过程中的监管，避免出现风化和自燃问题。另外，也应当全面、精准的收集所使用煤质的数据信息，并将其信息及时的报告给生产部门，让相关技术人员可以选用适宜锅炉燃烧的煤种类，并实时地根据煤质变化完成系统的调控工作。

[1] 马 娟.煤质变化对供热锅炉的影响及应对措施[J].科技创新与应用，2016(6)：99-100.

[2] 刘德文.煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响研究[J].中国高新技术企业，2016(2)：170-171.

[3] 黄 中，肖 平，江建忠，等.循环流化床锅炉燃料的优选[J].洁净煤技术，2011(6)：79-80.

The influence of coal quality change to circulation fluidized bed boiler operation

Han Yani

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030024, China)

This paper introduced the coal fired characteristics of circulation fluidized bed boiler, from different heat, volatile component content, ash content, particle size, water content and impurity content aspects, analyzed the influence of coal quality to circulation fluidized bed operation conditions, discussed the influence of coal quality to boiler and auxiliary equipment operation, provided basis for the selection of appropriate combustion boiler coal type.

coal quality, boiler, combustion performance, calorific value

1009-6825(2016)34-0118-02

2016-09-24

韩亚妮(1983- )，女，工程师

TU761.2

A