煤质对锅炉的影响

近年来由于煤炭行业矿难频发，国家对煤矿的整顿进一步加大力度，随着克拉玛依周边小煤矿的关停，供热公司的煤炭供给日趋紧张，煤源由原来单一的和丰煤矿转向为以和丰、铁厂沟、大红沟等为主的煤矿，煤炭质量较以往有很大的变化，煤种杂、煤质差，煤种质量严重偏离锅炉的设计煤种，引发了各供热车间司炉工劳动强度明显加大，锅炉及辅助设备故障明显增加，职工工作环境有所恶化，环境保护工作难度更加突出，造成锅炉燃烧' 锅炉燃烧运行困难，锅炉出口温度不能达标，严重影响了城市居民的正常供热。

1  煤碳的燃烧过程：

煤从进进炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，进步效率。

良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。2、空气。空气冲洗碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。

碳燃烧时在其四周包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳碰到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲洗碳粒的速度，就轻易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。假如氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有很多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。

对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，进步燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。

供热公司各供热车间的锅炉基本上都是链条炉，属于层燃燃烧。

2  链条炉排的燃烧特点：

链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料开释出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。

在燃烧预备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，经常采用以下三个措施：公道布置炉拱；采取分段送风；增加二次风。

3  链条炉排对煤种的要求：

链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。

煤中含有灰分应控制在10%~30%。粉煤（0~6mm）应不超过50%~55%，0~3mm的煤粉不超过30%，块煤尺寸不超过40mm。

煤中含水量推荐值为：煤中小于3mm的煤粉含量为20~40%时，含水量控制在5~7.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为80%，含水量控制在12.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为~100%，含水量控制在20%。

目前各供热车间普遍反映煤质存在的题目有：1、煤炭灰份较多，2、煤炭颗粒不均，3、煤炭中含有大量的杂质，4、煤炭的发热值较低，5、燃烧时不易引燃着火，6、煤炭中水分含量不定。7、煤炭不好烧，炉渣含碳量高。

一般情况下，锅炉最好使用设计煤种或与设计煤种接近的煤种，以确保燃烧稳定。近年来由于克拉玛依周边煤炭供给日趋紧张，供热公司的煤炭供给日趋多元化，煤炭质量比以往煤种有很大的差异，对锅炉的稳定燃烧和正常供热运行带来很大影响。

4煤质对锅炉稳定燃烧的影响

4.1煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影响燃烧不稳定不完全，而且会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。

4.2挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速进步，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积，有利于进步焦碳的燃烧速度。因此，挥发分含量越大，煤中难燃的固定碳成分越少，煤粉越轻易燃烬，挥发分析出的空隙多，增大反应表面积，使燃烧反应加快。挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度明显升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。

4.3煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，轻易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。有关资料显示，均匀灰份从13%上升到18%，锅炉的强迫停运率将从1.3%上升到7.54%。

4.4煤的颗粒度对锅炉的燃烧有很大影响。颗粒度过大时，煤块在锅炉内燃烧时停留时间过短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，炉渣中的含碳量增大，增加了锅炉炉渣的物理热损失；颗粒度过小时，细煤粉在炉排上燃烧时透风不好，碳与氧不能很好地接触发生化学反应，易形成黑带，同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加了锅炉烟气中的飞灰热损失，（在层燃烧锅炉中，尽量不要燃用煤粉（~3mm）含量超过30%的煤种）。因此要根据煤炭颗粒度公道调整给风量。

4.5煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤' 燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以进步火焰黑度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以进步火焰的热传导率。但水分含量过大时，着火热也随之增大，同时由于一部分燃烧热用来加热水分并使其汽化，降低了炉内烟气温度，从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以及火焰对煤粉的辐射热都降低，这对着火不利。

4.6煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。

5煤质对锅炉及其辅助设备运行的影响

当进进炉膛的煤质与锅炉设计煤质和校核煤质要求相差较大时，会对锅炉燃烧和辅助设备带来如下不良影响：

5.1煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，轻易灭火，严重影响了锅炉出口温度达标。

5.2炉膛轻易结焦，对流管束、省煤器、空气预热器等受热面处磨损严重，且轻易积灰，锅炉送风阻力增大，影响锅炉热效率。

5.3煤块较大时轻易卡住分层给煤器和炉排，影响了煤炭的稳定燃烧和锅炉的安全平稳运行。

5.4煤质不好时，锅炉耗煤量相对增加，炉渣的含碳量也增大，输煤、除渣系统运行负荷大大增加 ，输煤机、除渣机、抓渣行吊等设备故障增多，煤炭拉运和炉渣拉运本钱加大。

5.5灰分大的煤燃烧后，不仅影响了除尘器的除尘效果，而且增加了除灰、排灰系统的运行负荷，轻易出现运行故障，对工作环境和外部环保都造成了不良影响。

5.6煤质含硫量大时，轻易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影响锅炉安全运行。

6建议采取的应对措施

针对目前煤炭供给的紧张形势和煤质变化引起的锅炉燃烧困难，公司各供热车间应该面对现实，在实际的供热运行过程中，积极试验和摸索，制定相应的可操纵性强的应对措施，努力调整好锅炉的燃烧运行工作，保证锅炉出口温度达标和减少锅炉及辅助设备的运行故障，以保证整个供热工作的安全、平稳、经济运行。建议采取如下应对措施：

6.1加强司炉工的技术操纵水平，使司炉职员及时把握进炉煤的煤质分析情况，特别是煤的发热量、挥发分、灰分、颗粒度大小等，以便针对不同煤质的进行相应的燃烧调整。

6.2加强各煤种的混烧、掺烧和配煤技术工作。通过不断进行燃烧调整试验，探索出不同煤种燃烧时，锅炉的煤层厚度、炉排速度、鼓引风量、各风室的配风等运行参数，并在此基础上试验摸索不同煤种的混烧、掺烧和配煤技术，以进步各种煤质，特别是劣质煤的利用率，降低供热运行本钱。

6.3加强对锅炉的燃烧调节工作。保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛应尽量保持高温，以利于燃烧，调整锅炉负荷按规定操纵，监视炉膛负压、排烟温度、氧气、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数保持到最佳数值。对由于煤炭颗粒度不均匀、炉排不平整等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均，对炉排上的火口或黑带进行人工拨火。

6.4加强对输煤工作的治理。对不同的煤种尽量采取按类分别堆放，根据需要，在不同时期燃用不同的煤种，或按不同的比例搭配使用。输煤时输煤工与当班司炉工及时沟通，对含水量较低或含粉煤较多的煤种可采取适量加水搅拌的办法，输煤时将杂质分拣出来，把大颗粒的煤粉碎等。

6.5加强锅炉燃烧设备和辅助设备的巡检及维修工作。及时排除锅炉及辅助设备（特别是锅炉本体密封、炉排、分层给煤器、省煤器、空气预热器、除渣除尘等设备）出现的故障。

6.6加强对锅炉送风和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃烬，炉膛温度越低，越不利于燃烧。

6.7加强对煤的保管工作。采取切实有效的措施，防止储煤风化和自燃，降低煤质质量，增加燃烧难度。

6.8加强对进煤质量的严格控制和治理，开辟煤质较好、较为稳定的煤源市场，及时正确地把握进煤的产业分析数据，提供给各供热车间，以便运行治理职员选择较为适应本单位锅炉的煤种，进行相应的运行调节。

6.9采用比较成熟的先进的技术和设备改变燃烧状况。如分层给煤技术，煤炭助燃剂，振动碎煤机等。

6.10对个别不适应新煤种的锅炉进行局部改造。如炉排、前后拱的改造等。