浅谈燃煤对锅炉燃烧的影响

浅谈燃煤对锅炉燃烧的影响韩忠明东热电运行分场【摘要】由于火电厂高温设备的复杂性和安全性及管理技术存在的不足，使得如何保证锅炉安全稳定运行显得至关重要，因此我重点分析燃煤对锅炉燃烧的影响。【关键词】煤粉炉煤质安全运行我国的火力发电厂占整个发电厂比例的70%左右，而这种格局应该来讲长期还不会改变,电力用煤包括煤的形成、煤的基准及应用、煤的分类等,包括水分、灰分、挥发份这几项工业分析及C、H、S、N等元素分析。随着电力生产的发展，锅炉机组容量日益增大，就需要提供数量更多，质量更好的电力燃煤。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性，切实做好火电厂燃料的采制样及化验工作，对降低发电成本，确保锅炉机组的安全经济运行，具有极其重要的意义。煤炭从某种意义上来说是地壳运动的产物，是一个由低级向高级逐渐变化的过程，即煤化作用不断加深，泥炭逐渐变成褐煤、烟煤和无烟煤。煤炭分工业分析和元素分析工业分析工业分析组成是用工业分析法测出的煤的不可燃成分和可燃成分，不可燃成分为水在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两分（M）和灰分（A）；可燃成分为挥发分（V）和固定碳（FC）。这四种成分的总量为100。水分分为外在水分和内在水分。灰分是煤在815度下燃烧后的残留物，是煤中矿物质的转化产物。挥发份是煤在910和隔绝空气的条件下分离出的气态有机物质。固定碳是煤逸出挥发份后剩余的固态有机物质。我们把工业分析组成划分为这四项，并不代表煤中的原有组成，而是在一定条件下通过加热，用化学分析方法分析化验，将煤中的原有组成加以分解和转化而得到的成份。工业分析法带有规范性，所得的组成与煤的固有组成完全不同，但它给煤的工艺利用带来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法，以重量百分比计量各组成，可得到可靠的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。元素分析元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成，该组成可示出煤中某些有机元素的含量。元素分析组成包括C、H、O、N、S五种元素，这五种元素加上水分和灰分，其总量为100。元素分析结果对煤质研究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为有用的资料。碳是煤组成中最重要的元素。是煤炭发热量的主要来源。在充足的空气下，碳完全燃烧产生二氧化碳，每克碳可释放出34040J的热量；当空气不足时，燃烧生成一氧化碳，其释放的热量大为降低，仅产生9910J的热量。一氧化碳本身也是一种可燃气体，当空气充足时，还可燃烧生成二氧化碳，同时释放出24130J的热量。碳元素在煤中的含量随着煤化程度的加深，含量逐渐增加。由表1-5可以看出，碳含量在无烟煤中的比重要高于烟煤，更高于褐煤。氢是组成煤的另一重要元素。氢在煤中的含量随煤的变质程度加深而减少，故无烟煤中氢含量最低，烟煤次之，褐煤最高。 .四、各种煤的基本特征。1．无烟煤煤化程度最高的煤，挥发份Vdaf≤10％、含碳量高达90%，含氢量一般小于4%，氧和氮的含量也比其他类别的煤低，这种煤着火温度高，燃烧时不易着火，燃烧稳定性差，化学反应性弱，贮存时不易发生自燃。抗粉碎性能高。2.烟煤是煤化程度高于褐煤而低于无烟煤的煤，其特点是挥发分含量范围很广10-37。烟煤中的贫煤、贫瘦煤、瘦煤、弱粘结煤、肥煤等均宜作电力用煤。特别是贫煤，其挥发分含量比无烟煤高，不结结或仅有微弱的粘结性，发热量比无烟煤高，燃烧时火焰短但耐烧。它在生产、储存、使用过程中，不像高挥发分烟煤具有易燃易爆性，是比较理想的电力用煤。特别是挥发分相对较高、中低灰分、中高发热量、低含硫量、低灰熔融温度的贫煤，最受电厂欢迎。3.褐煤褐煤是经过成岩作用，没有或很少经过变质作用所形成的低煤化程度的煤。外观多呈褐色，光泽暗淡，易风化，质较软，含有较高的内在水分及一定量的腐殖质。它作为电力用煤，具有挥发分含量高、水分大、发热量低的特点，一般供褐煤产地附近的电厂燃用。综上所述,在三大类煤中,烟煤储量及产量均最大，特别是中、低挥发分含量的烟煤更适合作为电力用煤。八、煤的主要特性1、发热量：单位质量的煤完全燃烧时放出的热量,称为煤的发热量或热值.用Q来表示，单位KJ/KG发热量分为高位发热量和低位发热量.（1）高位发热量当1kg煤完全燃烧所生成的烟气中的部分水蒸气都凝结成水时煤放出的全部热量，称为煤的高位发热量（QG）。（2）低位发热量当1ｋｇ煤完全燃烧所生成的烟气中部分水蒸气未凝结成水时煤放出的热量，称为煤的低位发热量（用QD表示）锅炉所利用的只是低位，因为炉膛烟气温度过高烟气中的水蒸汽压力很低，一般不会凝结，水蒸汽中的气化潜热并不能释放出来的缘故。2、挥发分：挥发分是煤的重要特性。是煤分类的重要依据。煤失去水分后至于隔绝空气中加热到一定温度分解出的气态物质，称为挥发分。这些气体大部分都是可燃的，如CO、H2、CH4、N2S等，只有少部分是不可燃的。煤的挥发分在20－40％，无烟煤小于10％，挥发分的析出与温度有关也与煤的煤化程度有关。煤在170ºC－260ºC时,煤化程度越浅，挥发析出的温度越低。3、焦结性：当煤被加热，在水分蒸发和挥发分逸出之后，剩下的坚固程度不同的残留物（焦炭）有的松脆，有的结成不同硬度的焦块，焦炭的这种不同结焦程度的性质称为煤的焦结性。按照焦炭的机械强度，煤的结焦性大致可分为三个等级：（1）、不焦结性煤－焦炭呈粉末状；（2）、弱焦结性煤－焦炭呈松散状；（3）、强焦结性煤－焦炭坚硬成块状。4、灰的熔融性：煤灰的熔融性是指灰分熔点的高低。当锅炉内温度达到或高于灰分的熔点时，固态的灰分将逐渐熔成液体状态，具有粘性，与锅炉内受热面管子接触时就会粘附在受热面上造成结渣（俗称结焦）使传热恶化，影响安全经济运行。各种煤的灰熔点在1200－1400ºC之间，在软化温度大于1200ºC的煤称为易熔灰分的煤。5、可磨性：煤的可磨性是表明煤的机械强度大小，标志着粉碎煤的难易程度，测定煤的这个性质，引入了一个由试验测得的可磨性系数Kkm。某一种煤的可磨性系数，就是在风干状态下，将标准的煤和所磨的煤由相同粒度破碎到相同细度时消耗的电能之比,(表示为：Kkm＝Ｅbz／ＥxＥbz标煤的电耗量，Ex某种煤的电耗量)。 标准的煤是一种极难磨的无烟煤，其可磨性系数定于Kkm=1。九、煤的分类：1、无烟煤：是碳化程度最高，即含碳量最多，不易点燃，发热量最高，重度大，质硬块大不易破碎，呈金属光泽，灰黑和黑色，燃烧缓慢，无烟，只有很短的蓝色火焰，没有焦结性。2、贫煤：碳化程度低于无烟煤与烟煤相近，其性质也介于无烟煤和烟煤之间，含氢量较少发热量低于烟煤，不易点燃，火焰较短色黄且无烟，储存稳定。3、烟煤：碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，发热量也较高，呈灰黑色，有光泽，质松易碎，一般容易点燃，火焰长、烟大、有焦结性。4、褐煤：碳化程度较低，灰分和水分高，挥发分较高，发热量较低。成棕褐色，质松易碎，易点燃，不耐烧，火焰长，焦结性弱，吸水性强，热稳定性差，易风化自燃。5、泥煤：碳化程度较低、含水分高、挥发分最高、灰分变动较大、呈土黄色、干后质松易碎。煤的性质对输煤机械的影响1、发热量变化的影响：如锅炉负荷不变，当煤的发热量降低，则煤耗增大，输煤系统的负担加重。2、煤中灰分变化的影响：煤的灰分大小是衡量煤质好坏的重要标志，煤的质量级别是根据煤的灰分多少制定的。对于工业煤来说，灰分总是无用成分，它给运输增加了无效负担，也增加了输煤系统的负担。煤的灰分越高，固定碳就越少，发热量也就越低。根据经验推算，煤的灰分每增加1％，其发热量减少约209－377Kj/Kg，由于灰分的比重大约是可燃质比重的两倍，输送同容积的煤量，会使输煤设备超负荷运行，造成输煤系统设备磨损增加。3、煤的水分的影响：煤中水分的增大，除增大燃煤的消耗量，增加输煤系统出力外，易引起输煤设备粘煤，煤中水分大到6％以上时，将造成落煤管等堵塞，尤其会降低筛分设备效率，不利于带式输送机的运行，严重时会中止输煤，加重设备锈蚀，冬季会使煤冻结影响输送。4、挥发分和硫分变化的影响：挥发分和硫分对输煤设备无明显影响，但注意高挥发分和高硫分的煤，防止自燃和爆炸。因为挥发分高的煤种燃点较低，硫的燃点也低易自燃。5、煤的颗粒度、硬度、表面形状等对输煤机械的影响：煤的颗粒组成、硬度、表面形状对筛碎设备、带式输送机各种连接落煤管等的正常运行都有直接的影响。当煤中大颗粒增多，机械强度大时，会使碎煤机负荷加大，带式输送机落料管受大块冲击和磨损，同样对落煤管会有不同程度的冲击和磨损，降低使用寿命。当煤中小颗粒数量较多时，要求筛子具有较高的筛分效率。此时带式输送机上煤流运行的稳定程度得到改善。同时由于小颗粒的增多使各处落煤管壁、死角粘煤，粘煤区的扩大将会产生堵塞现象。此时对落煤管道的冲击磨损现象有所减少。十一、煤的工艺性质为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

1.粘结性和结焦性：

粘结性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。胶质层越厚，粘结性越好。测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。

2.发热量：

是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用KJ/kg表示。它是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标。国际市场上动力用煤以热值计价。我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368Kj/kg的标准煤来进行计算。因此特提出以下建议

1.随着天富跨越式发展壮大，燃煤运输已经由原来的石河子周围50公里扩大到1000公里，煤种复杂，建议购进性价比高的煤，建议引进配煤掺烧技术与设备，解决此问题，配煤掺烧技术，内地大中型电厂配煤掺烧技术已非常成熟，结果表明，配煤掺烧技术能满足电厂锅炉安全经济运行，实现锅炉长周期安全经济运行。2．提高锅炉运行技术水平，减少运行人