工業煤粉鍋爐技術應用中應關注問題

侯小平

（陜西煤化咸陽新型熱能有限公司，陜西咸陽 713100）

煤粉鍋爐在工業生產之中的應用有著較為悠久的歷史，雖然工業煤粉鍋爐在應用過程中仍然使用的是煤炭燃料，無法避免傳統煤炭燃料燃燒過程中耗電較多、污染較為嚴重以及燃燒系統較為復雜的特征，但是由于工業煤粉鍋爐技術的應用，使得煤炭燃料的燃燒效率得到顯著提升，并且逐步進行了大型化的應用和工業生產，現階段在我國的火力發電站中，工業煤粉鍋爐有著較為廣泛的應用。與此同時，由于工業煤粉鍋爐在燃燒效率上的顯著優勢，越來越多的學者開始探究如何實現工業煤粉鍋爐的民用化研究和小型化研究，雖然經過數十年的技術積累和科學探索，工業煤粉鍋爐的應用有了一定的提升，但是還是在除塵環保、燃料適用性以及其他關鍵技術等方面不夠完善。本文針對當前工業煤粉鍋爐技術應用過程中應當關注的問題進行探究，并提出針對性建議。

1 煤粉的安全性問題

在工業煤粉鍋爐技術應用過程中，傳統的煤炭塊體材料需要經過一道額外的加工程序，將煤炭塊體研磨成粉末材料。雖然煤粉在進入燃燒室后能夠獲得更好的燃燒性能和燃燒效率，但是在煤粉研磨后的干燥過程、儲存過程以及車輛運輸過程中，煤粉材料的比表面積遠大于煤塊材料，這也給煤粉的運輸和貯存安全帶來了隱患。由于煤粉材料比表面積的增大，使得每份材料同空氣中的氧氣接觸面積也獲得較大的提升，在貯存以及車輛運輸過程中，摩擦作用下容易使煤粉材料同空氣中的氧氣共同作用，并促使煤粉熱分解產生可燃氣體，如果未能及時發現并采取相應的措施，那么可燃氣體與空氣混合后極容易出現燃燒狀況。

如果這種局部地區煤粉的燃燒現象出現在煤粉干燥、煤粉儲存以及煤粉車輛運輸環節的話，那么煤粉燃燒被及時發現和處理的可能性將十分低，而這種局部地區的燃燒會不斷沿著煤粉的空間分布進行進一步擴散，隨著局部煤粉燃燒過程的進行，煤炭材料的熱值不斷被釋放到空氣之中，并不斷以熱輻射、熱傳遞以及熱對流等方式傳遞到附近的煤粉以及空氣中懸著的煤粉之中，從而使更多的煤粉材料受熱分解以及發生燃燒現象。這種不斷燃燒區域擴散的現象如果不能被及時發現和采取措施，那么火勢將會由局部區域迅速擴展至整個煤粉儲存和運輸空間之內，情況嚴重的還會引發爆炸。

當一定空間范圍之內的煤粉狀態處在30mg/m3時，這時煤粉有可能爆炸；如果不能對煤粉的濃度不斷提升采取及時措施，當煤粉濃度達到1 500mg/m3以上時，則可能會發生強爆炸。因此，工業煤粉鍋爐在應用中，應當尤為關注煤粉材料的研磨、儲存以及運輸過程，將所有可能發生煤粉自燃、煤粉燃燒爆炸的因素進行逐一的排查，使煤粉鍋爐技術在應用中以更為安全和更為可靠的運行方式服務于各類工業生產之中。

2 煤炭種類適應性問題

我國地域廣闊，不同地區產出的煤炭種類不盡相同，根據目前已有的資料顯示，我國每年產出的煤炭種類高達數十種，具體可以分為：風化煤、弱黏煤、貧煤、1/2 中黏煤、1/3 焦煤、肥煤、長焰煤、無煙煤、褐煤、自然焦、不黏煤、貧瘦煤、氣肥煤、硬煤以及煙煤等。但是適用于工業煤粉鍋爐技術使用的煤炭種類卻十分有限，目前已知的能夠較好地應用于工業煤粉鍋爐燃燒應用的煤炭種類包括褐煤和長焰煤，對于其他種類繁多的煤炭種類目前還有待進一步的試驗和實際應用驗證。影響煤粉燃燒效率的主要因素包括煤炭自身的熱值、煤炭的含水量、含硫量以及可磨性、結渣性、抗碎強度、灰分、揮發分等多方面的因素影響，因此不能由某一或者某幾個技術參數就對煤炭種類適應性進行確認。

目前，在工業煤粉鍋爐應用之中使用最多的煤炭種類是軟褐煤和神府煤，軟褐煤煤炭自身具有多孔隙特征，同空氣中的氧氣接觸面積較大，反應性強、化學性能優異，在煤粉鍋爐中燃燒時點火過程較為容易，并且易于燃盡。但是，軟褐煤自身也不是完全適用于工業煤粉鍋爐技術應用的，因為天然軟褐煤材料自身含水量高達20%～30%，所以在應用軟褐煤進行工業煤粉鍋爐技術應用時，應當進行充分的前期干燥工作后，方可進行使用。神府煤低位發熱值為2.5×104～2.6×104kJ/kg，干基揮發分為38%左右，灰分＜10%，由其自身性質參數可知神府煤是一種高熱值、低含硫量、高揮發分以及超低灰分的煤炭種類，十分適用于進行工業煤粉鍋爐技術應用的燃料應用。

然而，除了神府煤和優質軟褐煤之外，我國開采的煤炭資源還有著數量眾多、產量豐富的其他煤炭種類，但是諸如無煙煤、1/3焦煤、肥煤、長焰煤等，都不適用于工業煤粉鍋爐的燃燒應用。因此，在進行工業煤粉鍋爐技術應用推廣的過程中，應當對工業煤粉應用的技術地區進行必要的調研，即因地制宜地使用工業煤粉鍋爐技術，如果擬建設工業煤粉鍋爐應用的地區不存在合適的煤炭種類，或者從其他鄰近地區進行合適煤炭種類的開采和運輸成本過高，則應當以實際情況為依據進行取舍。從而確保煤粉鍋爐技術獲得更好的使用經濟性和技術可行性。

3 煤粉燃燒煙塵空氣污染問題

煤粉鍋爐由于在燃燒過程中會產生大量的粉塵和飛灰，所以其工作環境和周邊環境有著較大的空氣質量污染危險。一方面，煤粉顆粒自身的粒度在70～80μm，其一般通過率為95%以上，所以一般煤粉的平均粒度為50μm左右，然而煤粉在鍋爐中燃燒后會形成大量的煙塵和飛灰，當煤粉自身的灰度較高時，容易對空氣質量造成極大的危害，一般情況之下，當灰度大于20%，則工業煤粉鍋爐排氣口處的粉塵質量濃度可以高達20 000mg/m3左右。

因此，在工業煤粉鍋爐技術應用過程中，雖然一般的工業煤粉鍋爐燃燒室的排氣口處都依據相應的規范進行了除塵器的設置，但是仍然應當格外注意煤粉燃料在燃燒過程中對空氣造成的污染作用。雖然一般的工業煤粉鍋爐使用過程中都進行了除塵設備的應用，除塵設備一般條件之下可以去除99%以上的粉塵，但是除塵器一直處于高負荷運轉狀態之下，一旦出現除塵器臨時性或者突發性的失效則粉塵排放濃度會瞬間升高，造成嚴重的空氣質量污染問題。

另一方面，工業煤粉鍋爐燃燒過程中除了在排氣口處產生大量的燃燒粉塵之外，即使在除塵設備正常運行的狀態之下鍋爐房之內的空氣質量也難以控制，鍋爐房內充斥著大量的PM10和PM15，這對于長期在鍋爐房內進行儀器操作和設備檢查人員的身體健康也是較為嚴重的損傷，因此在關注工業煤粉鍋爐運行過程中對空氣質量污染的問題時，除了要對煤粉燃燒過程中對外排放的大量粉塵、飛灰進行關注，還要對其隨著燃燒過程不斷出現的PM10、PM15給予必要的關注。

4 結束語

綜上所述，雖然工業煤粉鍋爐技術的應用在火力發電領域以及其他工業生產領域有著良好的能源動力供應性能，但是與此同時煤粉鍋爐在使用和推廣過程中所存在的問題也是十分顯著的。本文針對當前工業煤粉鍋爐燃燒過程中的煤粉研磨運輸貯存安全性問題、煤粉種類適用性問題以及煤粉鍋爐燃燒過程中空氣污染問題進行了分析，以促進其更好的應用。