电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析

吴越

摘 要：目前我国各类发电技术中使用煤炭的比例还较高，为了更好的使用煤炭能源同时降低对自然环境的影响，世界各国对于电厂锅炉混煤燃烧技术的研究都非常重视。一般来说，燃煤电厂锅炉是根据特定煤种进行设计的。本文研究了我国电厂锅炉混煤燃烧的三种方式，不同煤种混煤燃烧技术的应用存在的问题，最后根据我国的当前发展实际，提出了应对不同煤种混煤燃烧技术的应用的问题解决对策。

关键词：电厂锅炉；混煤燃烧技术；应用现状；不足之处

众所周知，我国的燃煤电厂使用的主要设备锅炉是根据特定的煤炭类别进行设计使用的。设计的煤炭种类决定了燃煤电厂使用的锅炉的型号、结构、制粉系统等。我国幅员辽阔，产煤地方众多，地质结构差异大，煤炭种类多、煤的质量和特性有很大不同，所以电厂在实际的运行中要设计完所有种类的煤炭是不可能的。为最大程度的使煤炭电厂的锅炉可靠、稳定、经济、环保的运行，将不同种类的煤混合掺杂燃烧是目前大部分火电厂的应对策略。国内外的大量研究和实践表明，很多电厂通过使用锅炉混煤掺烧，让企业的利润得到了提高。

1 电厂锅炉混煤燃烧的方式

目前我国电厂中的锅炉使用的混煤无非就是在研磨前进行混合以及研磨后的混合两种，再就是燃烧炉膛外的混合和燃烧炉膛内的混合，所以根据以上归类就可以得出以下三种混合煤炭燃烧方式。

1.1 炉前掺配，炉内混烧

顾名思义就是在进入燃煤炉之前将不同的煤炭种类掺杂在一起，然后经过粉碎研磨处理后在燃煤炉里一起燃烧。具体就是，几个种类的原煤按照一定的比例进行掺混并确保均匀，然后放入磨煤机磨制成粉，最后进入燃煤炉燃烧。此种混合煤炭燃烧的方式要求电厂的原料管理水平高、煤炭堆放条件较好，几种煤炭的可磨性类似或差异不大。[1]该方法基于混煤的着火特性接近于易着火煤种的优势，非常有助于混合煤炭的稳定可靠着火燃烧。尽管如此，该种方式也有一定的缺点，原因在于混合煤炭研磨难度大，而且“抢风”嚴重，对燃煤炉的影响较大，最终的煤炭也无法完全燃尽。

1.2 分磨制粉，炉内掺烧

这种方法根据名字就可以得知是将几种原煤分别磨制成煤粉，再通过不同层的燃烧器进入炉膛掺烧。此掺烧方式适用于混煤设备少、混煤管理无法达到较高水平的电厂，该方法最好用于煤炭的可磨性差距大的煤种。这种方式避免了混煤燃烧不容易燃尽煤种的缺点，但也存在缺点，即混合煤粉难以点燃或点燃困难。[2]

1.3 分磨制粉，仓内掺混，炉内混烧

这种方式结合了前两种方法的优点，程序更加复杂。它是将类别不同的原煤送入不同的磨煤机磨，成为煤粉后在煤粉仓内进行不同比例的均匀混合，用燃烧器将不同比例均匀混合的煤粉传送到炉膛。可以看出它是对“分磨制粉，炉内掺烧”进行了优化和提高，避免了混合后的煤炭可磨性类似难磨煤种的缺点，而且煤粉的着火特性接近于易着火煤种，对于采用中间仓储式制粉系统的电厂锅炉更为适合。

2 混煤燃烧对锅炉运行的影响

锅炉是电厂的核心设备，要充分考虑它的使用寿命、稳定性等问题。与传统的单一煤种燃烧相比，混合煤种在锅炉内燃烧对于锅炉的影响更大，尤其是煤炭混合后它的的燃料特性、燃烧后产生的灰渣的特性、混合煤炭的易燃烧程度都发生较大变化，这样就影响了锅炉的热力性能、锅炉安全可靠运行和环保性能等。

2.1 着火燃烧问题

正如前面所讲的，煤炭混合燃烧往往比单一煤炭种类更难以点燃，也就是着火燃烧性能变差。原因在于锅炉掺烧两种可磨属性存在不同的煤种会导致煤粉过粗。当锅炉采用“炉前掺混，炉内混烧”方式燃烧混煤时，容易导致煤粉过细；难磨煤种会煤粉过粗，最终会出现燃尽率降低，影响锅炉热效率；增加磨煤机煤粉的细度，难磨煤种可以达到着火燃烧的细度要求，但是缺点就是会引起燃烧器喷口的烧损。

对于“分磨制粉，炉内掺烧”或“分磨制粉，仓内掺混，炉内混烧”，燃烧混煤时，可以通过调整各磨煤机的煤粉细度来达到不同煤种着火燃烧的需求。若锅炉燃烧混煤的挥发分与设计煤种差异较大，原有的燃烧器系统可能会对混煤的燃烧产生一定影响。设计煤种为挥发分较低的煤种时，燃烧器喷口的高宽比较大，以便卷吸较多的高温烟气，获取与高温烟气较大的接触面积，强化着火。当锅炉燃烧挥发分小于设计煤种的混煤时，过小的燃烧器喷口高宽比会使火焰气流卷吸高温烟气的能力下降，煤粉燃尽率降低。

2.2 锅炉热力性能的影响

煤炭经过混合后会对燃烧锅炉的热力产生明显的影响。首先是混煤的挥发水分比设计煤种高的时候，就要求用较高的一次风率推迟煤粉的着火，目的在于让燃烧器喷口安全运行，这样做带来的问题是煤粉着火后的燃烧速度快，强度大，炉膛出口烟温低，导致锅炉过热器欠温。[3]反之，当混煤的水分含量高于设计煤种的时候，混煤的发热量低于设计煤种，同样的负荷下锅炉消耗的燃煤量就增大，燃烧产生的烟气量增加，锅炉对流过热器和对流再热器的出口汽温将会升高。

3 结语

本文研究了我国电厂锅炉混煤燃烧的三种方式，不同煤种混煤燃烧技术的应用存在的问题，最后根据我国的当前发展实际，提出了应对不同煤种混煤燃烧技术的应用的问题解决对策。考虑到本文三种不同的混煤燃烧方式，在实际应用中发电厂应结合自己工厂的实际条件，尤其是煤炭存放存储条件、混煤条件，综合考虑经济效益、电力和煤炭消耗、环保特性等因素来进行恰当的混煤燃烧方式选择。希望本文的研究对于我国电厂实际运行中的煤炭混合燃烧提供借鉴和思考。

参考文献：

[1]张绍良.电厂锅炉燃煤掺配技术应用现状及分析[J].企业技术开发：学术版，2015，34（8）：34-35.

[2]张锐.电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J].科学技术创新，2017，12（28）：30-31.

[3]解尧，苏建宁，马国伟.电站锅炉混煤燃烧配比试验研究[J].节能技术，2016，34（1）：25-28.