电厂锅炉变煤种掺烧问题研究

电厂锅炉变煤种掺烧问题研究

高军何川

毛高军何川

（华能新疆吉木萨尔发电有限公司新疆乌鲁木齐831700）

摘要：一般来说，电厂锅炉都是根据特定的煤种进行设计的，这种设计大多针对单一煤种，但随着煤炭能源日趋紧张，一些电厂为了降低发电成本，经常进行变煤种掺烧。基于以上，本文简要分析了当前电厂锅炉变煤种掺烧的方式，探讨了不同煤种掺烧技术的应用问题，并分析了在变煤种掺烧过程中的性能评估，旨在为相关电厂变煤种掺烧实践提供参考，保证掺烧的合理性。

关键词：电厂锅炉；变煤种掺烧；方式；性能评估

前言：近年来，由于电煤能源日趋紧张，电厂锅炉设计煤的采购愈加困难，为了节约发电成本，许多电厂锅炉采用了变煤种掺烧技术，例如掺烧一些成本较低的劣质煤等。但由于缺乏对煤质特性的认识，缺乏对锅炉设备的认识，许多电厂在变煤种掺烧过程中出现了一系列的问题，从而影响到锅炉安全、经济的运行。这就需要对电厂锅炉变煤种掺烧的方式、方法、应用以及性能评估等问题进行研究，以此来保障电厂变煤种掺烧的科学性和合理性，从而保证电厂锅炉运行的安全性和经济性，促进电厂的可持续发展。

1合理选择掺烧方式

1.1炉前预混掺烧方式

炉前预混掺烧方式指的是在将原煤送入磨煤机之前，通过输送皮带等方式将不同种类的原煤进行一定比例的掺混，在混合均匀之后将混合煤送入到磨煤机中，磨制成粉之后送入锅炉炉膛中进行燃烧[1]。炉前预混掺烧方式比较适用于煤场条件较好以及管理水平较高的电场，而对于煤种来说，可磨性相近的不同煤种可以选择这种掺烧方式。

不同煤种的原煤在预混之后通过磨煤机磨制成粉，进入到燃烧器中的煤粉中各个成分都是一致的，因此可以在预混的过程中对掺混煤种的比例进行调整，以此来实现对炉煤各项指标的调整。混合后的煤着火特性与易着火煤种的着火特性相近，正是利用了这个有点，炉前预混掺烧方式有着易于着火，且燃烧稳定的特点。但需要注意的是，混煤的可磨性与难磨煤种相近，因此混煤燃烧率也接近与难燃尽煤种，这是炉前预混掺烧方式的缺点。

1.2分磨掺烧方式

分磨掺烧方式指的是将不同煤种的原煤通过不同的磨煤机进行制粉，之后通过不同层燃烧器进入到锅炉炉膛内进行掺烧，这种掺烧方式对混煤要求较低，对于混煤设备少、混煤技术缺乏的电厂比较适用，同时，分磨掺烧方式不需要将不同煤种原煤进行混合磨煤，因此其比较适用于可磨性相差较大的煤种。在应用分磨掺烧方式的过程中，可以通过不同磨煤机来对不同煤种细度进行控制和调整，可以以煤种的煤质以及燃烧特性为依据选择合适层次的燃烧器和配风方式。对于难燃的煤种来说，可以选择下层燃烧器，以此来提升难燃煤种煤粉的燃烧时间，从而促进煤粉燃尽，此外可以选择高风温配风方式促进燃烧；对于不易结渣的煤种可以送入中间两层的燃烧器，降低结渣倾向[2]。分磨掺烧方式实质上是在炉膛内实现不同煤种的混合，避免了炉前掺混不均匀的问题发生，同时对于促进煤粉燃尽有着积极的意义。但需要注意的是，这种掺烧方式有着着火相对困难的缺点。

1.3预混掺烧和分磨掺烧结合方式

这种掺烧方式是将不同煤种原煤送入到不同磨煤机中，之后将不同细度的煤粉在煤粉仓内进行混合，有效保证了煤粉掺混的均匀性，在混合均匀后送入到锅炉炉膛内进行燃烧。这种掺烧方式克服了以上两种掺烧方式的缺点，是预混掺烧和分磨掺烧两种方式的有机结合。

2变煤种掺烧应用问题

2.1烟煤掺烧应用问题

一般来说，国内大型燃煤电厂都将烟煤作为锅炉的设计煤种或校核煤种，烟煤通常与锅炉的原燃煤性质相近，特性差异不大，因此进行烟煤掺烧的时候，只需要对锅炉的运行进行细微的调整就能够保证锅炉运行的稳定性和安全性。在烟煤掺烧应用的过程中需要注意的是，要尽量避免两种或两种以上强结渣性煤种进行混合掺烧，否则十分容易导致锅炉结渣的问题，不利于锅炉的稳定运行[3]。

2.2褐煤掺烧应用问题

褐煤有着价格低、易着火的特点，因此国内许多电厂都对褐煤青睐有加。但褐煤在燃烧过程中有着高水分、低热量、高挥发的特点，因此容易产生一些问题，具体分析如下：

首先，褐煤有着挥发分较高的特点，一些煤种甚至能够达到40%以上，因此，如果磨煤机出口温度较高，则在磨煤制粉的过程中很容易导致煤粉在磨煤机中燃烧或在管道中自燃的问题。这就需要降低磨煤机出口温度，同时提升煤粉颗粒粒径，避免煤粉自燃。但如果磨煤机出口温度设置的过低，则可能出现煤粉结块的问题，从而导致管道堵塞，煤粉可能在管道内局部燃烧，且许多褐煤自燃事故都是在磨煤机启停阶段，因此应当避免频繁的启停，且要对磨煤机中一氧化碳浓度进行实时监测。

第二，褐煤的发热量较小，水分较大，因此在掺烧过程中可能会产生较大烟气，对风机风力有着较高要求，因此应当合理的选取褐煤掺烧比例。

2.3无烟煤掺烧应用问题

无烟煤有着固定碳含量高、可磨性差、发热量高、挥发分低的特点，因此其容易出现着火不及时和无法燃尽的问题。在应用无烟煤掺烧技术时，应当注意以下几个问题：①合理选取掺混煤种：无烟煤着火和燃尽相对困难，因此应当容易着火的煤种作为其掺混煤种，此外，为了避免结渣，应当考虑两种煤种的结渣特性[4]；②锅炉改造：为了促进无烟煤的着火燃烧，可以在燃烧器设置卫燃带，以此来提升烟气温度，这种改造还能够保证无烟煤燃烧的稳定；③合理选择一次风温和风速：在保证煤粉不出现沉积的基础上，应当尽量降低一次风速，促进燃烧，避免出现灭火的情况，此外可以适当提升磨煤机的干燥处理效果，提升一次风温，促进无烟煤着火。

3变煤种掺烧锅炉运行特性评估指标

在应用变煤种掺烧技术的过程中，应当对锅炉运行特性进行评估，保证应用的合理性。

3.1安全性评估

安全性评估主要有三个指标：①燃烧稳定性指标：主要对火检强度、炉膛负压等参数进行监测和分析，以此来得出锅炉燃烧的稳定性；②结渣性指标：通过火孔对燃烧器、冷灰斗等区内的结渣现象进行观察，对空气预热器以及脱硫系统入口的空气温度以及炉膛出口的烟温度进行监测；③超温指标：对减温水量以及过热器、再热器壁温进行监测。通过对以上三个指标的分析来评估出变煤种掺烧锅炉的运行特性。

3.2经济效益与环保效益评估

首先；对变煤种掺混煤的价格进行分析；其次是对变煤种掺烧过程中的锅炉效率以及相关能耗进行分析[5]；第三，是对二氧化硫以及氧化氮等物质的排污成本进行分析；第四，是对与环保相关的二氧化硫、氧化氮以及粉尘等空气污染物的排放量和排放浓度分析。

3.3设备适应性评估

主要对锅炉各个系统对混煤的适应性进行分析，看各个系统运行的安全性、经济性和出力不足等相关情况，以此来评估变煤种掺烧的设备适应性。

结论：综上所述，当前许多电厂为了经济性而选择变煤种掺烧，本文介绍了变煤种掺烧的几种方式，并提出了具体的应用问题，分析了变煤种掺烧的锅炉运行特性评估，旨在为变煤种掺烧的应用实践提供参考。

参考文献：

[1]陈国栋,袁益超,王波.电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析[J].锅炉技术,2014,05:53-57.

[2]汪中宏,孔国振.电厂锅炉低质煤掺烧可行性分析[J].中国电业(技术版),2011,11:46-49.

[3]刘发圣,谈紫星,桂良明,敖光辉,程文峰,舒开泰,陈林国.大型电站锅炉混煤掺烧试验研究[J].发电设备,2015,04:248-251+260.

[4]段学农,朱光明,焦庆丰,宾谊沅,陈一平,姚斌.电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J].中国电力,2008,06:51-54.

[5]程勇,温冠峰.电厂锅炉燃用非设计煤种——神华煤的运行调整[J].能源工程,2005,04:38-42.

作者简介：

【1】毛高军（1973—），男，籍贯：湖北黄石，学历：大学本科，职称：工程师，大学毕业一直从事火力发电厂锅炉运行、维护管理工作。

【2】何川（1985—），男，籍贯：湖北洪湖，学历：大学本科，职称：助理工程师，大学毕业一直从事火力发电厂环保管理工作。