火力發電廠鍋爐燃煤節能質量管理研究

余橋林

(大唐湘潭發電有限責任公司，湖南 湘潭 411100)

1 燃煤鍋爐設計分析

在設計燃煤鍋爐時，應提高燃煤鍋爐的燃燒性能，根據燃煤特性深化設計內容。燃煤特性主要表現在低位發熱量、干燥無灰基揮發份含量、灰熔點、可磨性系數等方面。在設計燃煤鍋爐時，要確定鍋爐的容量、參數，還要構建鍋爐的基本結構。在確定鍋爐容量、參數過程中，應采用輔助計算方法。計算內容分別為煙氣飛灰濃度、煙氣三原子氣體份額以及煙氣體積焓值等。完成輔助計算后，需要計算受熱面積、傳熱性能，將計算結果作為爐膛設計的參考依據。在設計燃煤鍋爐過程中，若按照燃煤特性進行設計，若燃煤特性發生改變，不僅需要更改鍋爐結構，還需要重新計算其他數值。按照設計內容制造燃煤鍋爐，應保證燃煤質量符合鍋爐的使用需求，才能獲得良好的運行效果。

在設計燃煤鍋爐時，應使設計的燃煤鍋爐滿足燃煤特性，保證燃煤鍋爐運行更加安全穩定。在將燃煤鍋爐調至低負荷運行狀態時，通過加強燃煤質量管理，將鍋爐燃燒保持在最佳狀態，提升燃煤鍋爐的安全運行能力。

1.1 燃用非設計煤種存在的主要問題

第一，鍋爐出力下降。一旦鍋爐出力下降，會增加鍋爐的運行負荷，產生的煤粉會堵塞燃煤管道。第二，排煙熱損失較為嚴重。排煙熱損占鍋爐熱損失的60%～70%，未能有效控制熱損失，會出現較為嚴重的能源浪費情況。第三，鍋爐燃燒不穩定。燃煤鍋爐在運行過程中，若無法符合燃煤特性，不僅會影響鍋爐穩定燃燒的能力，還會增加鍋爐燃燒的負荷。第四，煤質指標與設計煤種不符。由于使用的煤種在燃燒過程中會產生較多的灰粉，灰粉中的T2成分若出現下降情況，極有可能引發鍋爐出現磨損、腐蝕等情況，無法保證鍋爐安全穩定的生產。

1.2 原因分析

燃煤鍋爐與燃煤特性間存在的差異，主要由以下原因造成：第一，我國發電使用的燃煤特性變化較大，主要是燃煤種類較多。第二，受到運輸條件、開采規模等因素的影響，電廠無法使用同一類型的燃煤。第三，煤礦市場化運行速度較慢。在城市化發展過程中，電廠不斷擴建，需要更多的燃煤。但是燃煤的開采能力有限，導致許多劣質燃煤進入到電廠中，影響了燃煤鍋爐正常的運行。第四，發電成本受燃煤價格波動影響較大。若燃煤市場出現供小于求的情況，燃煤價格不斷升高，電廠為降低生產成本，會使用劣質煤進行生產，導致燃煤鍋爐無法適應燃煤特性，嚴重影響燃煤鍋爐正常的運行。第五，根據電網調峰任務的要求，在低峰時需要使燃煤鍋爐處于低負荷運行狀態，但是低峰時燃燒與鍋爐設計不相符的煤炭，極易引發燃煤鍋爐出現問題。

2 原煤質量下降對鍋爐使用的影響

若電廠進行發電時使用質量較差的原煤，燃燒過程中就會產生較多的灰粉。灰粉是有害物質，如未能有效處理灰粉，發電廠就無法獲得良好的經濟效益。

2.1 灰粉對鍋爐燃燒的影響

使用煤灰爐進行火力發電時，燃煤特性、鍋爐加熱以及散熱條件，會影響煤粉的著火溫度。在煤粉燃燒過程中，會經過一次、二次風包圍，受到高溫輻射的加熱處理后，才能產生較為明顯的熱量。在加熱煤粉過程中，需要消耗較多的著火熱量，著火熱量的計算公式如下：Qi=(Cr+V1Ck)(Ti-Tn)，在公式中，Cr代表煤粉比熱；Ck代表空氣比熱；V1代表每公斤煤粉的一次風量；Ti代表煤的著火溫度；Tn代表煤粉空氣混合物的初始溫度。根據公式可知，若降低著火熱量，需要煤粉具有較高的可燃性特點，此時會降低煤粉的著火溫度。在煤粉與空氣進行混合時，降低初始溫度和一次風量，可以降低著火熱量。每種類型的燃煤都有一定的著火溫度，若選用的燃煤含有較多的灰粉，為保證燃煤充分的燃燒，需要增加更多的燃煤和一次風量，才能獲得良好的燃燒效果。設定一定的熱風溫度，若設定的熱風溫度會降低混合物的初始溫度，需要增加原煤，才能保證煤炭的順利燃燒。

如果燃煤中的灰粉含量較多，會增加鍋爐燃燒損失。在增加燃煤量過程中，保證鍋爐內的原煤充分燃燒，需要增加通風量，但是如果增加通風量，鍋爐內會生成較多的煙氣，造成排煙熱損失過大。為控制煙氣產生的熱量，需要噴灑較多的水資源，造成較為嚴重的水資源浪費。

2.2 灰粉對受熱面磨損的影響

對國內外燃煤電廠鍋爐受熱面磨損情況進行分析時，主要是受到灰粉的侵蝕，導致鍋爐受熱面出現嚴重的磨損情況。在鍋爐中投放燃煤時，若原煤中的灰粉含量較多，在持續增加原煤過程中，鍋爐內會產生較多的煙氣，煙氣的主要成分為灰粉，灰粉處于熱分子運動狀態，會不斷沖擊鍋爐內壁，并且鍋爐內壁的磨損量，與灰粉的速度成正比，如煙氣的速度增加一倍，鍋爐內壁的磨損量超過七倍。在鍋爐內壁出現嚴重的磨損情況后，只能暫停生產，對鍋爐進行全面的檢修，才能保證鍋爐安全穩定的運行，但是暫停使用鍋爐，會造成較為嚴重的經濟損失。

2.3 灰粉對鍋爐自用電量的影響

使用高灰粉含量的燃煤時，應充分研磨燃煤，使燃煤的顆粒粒徑減小，這有助于增加燃煤的燃燒表面積，從而快速釋放燃煤的熱量。研究發現，若灰粉粒徑越小，煤粉的燃燒會越充分。若灰粉粒徑較大，在鍋爐煤燃燒時會消耗較多的電量，造成較為嚴重的經濟損失。

2.4 灰粉對鍋爐助燃油的影響

如果使用到劣質的燃煤，且鍋爐燃燒出力能力較低，鍋爐極易出現燃燒不穩的情況，隨時可能出現爐膛熄火的情況。為保證鍋爐處于穩定的燃燒狀態，通常向鍋爐內投放灰粉，減少主燃油的使用量，進而獲得良好的節能效果。

3 加強電廠燃煤質量管理的主要途徑

3.1 提高對煤炭質量與節能降耗關系的認識

應提高對節能降耗管理工作的認識，一方面根據鍋爐設計要求，使用貼近鍋爐性能的原煤，使燃煤特性符合鍋爐使用標準，以便在鍋爐內原煤進行燃燒時，提高燃燒效率，獲得充分的燃燒效果，還能減少送風量，控制燃燒熱量，獲得良好的節能效果。

3.2 添加鍋爐清灰劑

清灰劑由硝酸鉀、硝酸鈉、催化劑組成，具有除灰、除渣以及防腐作用。將鍋爐清灰劑添加至燃煤中，可以讓清灰劑分解、滲透受熱表面，以起到助燃效果，減少煙垢生成，保證鍋爐受熱面具有高度清潔性，提升熱傳遞效果，進而實現節能目標。此種方法可以讓鍋爐受熱面受腐蝕得以減少，延長鍋爐使用壽命，提高整體燃煤管理經濟性。

3.3 認真做好入爐煤監督

應做好入爐原煤的監督工作，監督工作包括安全生產工作、經濟運行工作等。應檢測燃煤特性，保證燃煤特性符合火力發電的經濟指標。在入爐煤監督工作中，還應根據燃煤特性，向鍋爐內輸送足夠的風量，并調整燃燒溫度等指標，使鍋爐處于最佳的燃燒狀態，既能有效提高原煤的燃燒效率，還能減少能源的消耗。

4 結語

在火力發電廠日常生產中，應加強鍋爐燃煤節能質量管理，一方面優化和完善鍋爐設計內容，合理控制燃煤的灰粉含量，提高原煤的燃燒效率。另一方面，應提高對煤炭質量與節能降耗管理工作的認識，做好煤質入廠、入爐等監督工作，防止或盡量減少不符合燃燒需求的原煤進入鍋爐內，影響火力發電廠的經濟效益。