电厂锅炉变煤种掺烧问题分析

熊春辉

摘要：针对目前电厂锅炉在燃用混煤时易出现的结渣严重、排烟温度高、管壁超温和制粉系统爆炸等问题，对电厂在变煤种掺烧过程中常见的煤质特性、影响掺烧比例确定的因素、掺烧方式选取的原则、运行特性评价指标等进行了分析，并给出了掺烧煤种选择、运行管理和煤场管理方面的建议，指出电厂在燃料采购时应结合锅炉设备的适应能力和煤场堆、配煤条件，在锅炉运行时通过配煤掺烧试验确定掺烧比例、掺烧方式和较佳的锅炉运行方式，可以提高锅炉的安全经济性和对煤种的适应能力。由于煤源较杂，煤种多变，电厂缺乏必要的煤质分析手段，因而对煤质特性以及拟掺烧煤与锅炉设备的适应性认识不足，导致在煤质发生较大改变时锅炉在运行过程中出现许多问题，严重影响了锅炉的安全、经济运行，为了解决锅炉在变煤种掺烧过程中遇到的问题，更好地保证锅炉的安全经济运行。

关键词：锅炉；混煤；掺烧比例；掺烧方式；评价指标

一、变煤质掺烧问题分析

当然，选择接近设计煤种对于锅炉运行来说是最理想的方式，但由以上所述，

锅炉煤质变化是必然性结果。

1、混煤对煤质特性的影响

（1）有研究结果表明，由于易燃煤种“抢风”，使难燃煤种在较低氧分压下燃烧，燃烧条件恶化，燃尽更加困难，导致混煤燃尽性能急剧下降。因此，建议掺烧煤种应为相邻煤种之间进行，如烟煤与贫煤掺配而应避免与无烟煤掺配。

（2）对于一般煤及高灰熔点煤（ts>1400℃）的掺烧，结渣特性判别可采用计算出的ts，但对于灰中Fe、Na、Ca等质量分数高的煤应采用中试试验台模拟燃烧进行研究，如神华煤在与大同、兖州煤在某些锅炉上掺烧时出现结渣加剧现象，其原因是神华煤为高钙煤，CaO除与本身煤灰中的Fe2O3形成共熔体外，在与高铁煤掺烧时富余的CaO还与掺烧煤灰中的Fe2O3形成共熔体，从而在一定配比下出现结渣加剧的现象，试验结果表明，神华煤与Fe2O3质量分数大于7%、铁钙比大于3的煤在神华煤比例为20%～30%的情况下易出现结渣加剧的现象。

2、增大调整锅炉运行的难度

如果锅炉供给煤炭某些成分超出了设计水平时，势必会给锅炉运行带来诸多

压力，锅炉运行困难，而难以保证安全性。虽然煤质变化不会影响锅炉主蒸汽的

温度，但会造成锅炉局部温差偏大或是引发部分超温损坏，这是锅炉运行中普遍

存在的问题，甚至会出现对流管束、下降管等爆管事故。其主要原因就是因为管

材的材料受到限制，当局部温度升高时引起管材爆裂。

3、引发严重的飞灰污染

由于煤的质量较差，因此加大了灰分，预热器尾部的烟道、锅炉受热面以及

制粉系统、除尘设备等出现严重的磨损现象；同时加大送风的阻力，不利于良好

的除尘效果，造成排灰系统、除尘系统运行压力;另外，如果煤质偏差，那么挥

发分偏低，灰分较高，可能造成锅炉燃烧不充分、不稳定现象，引发锅炉灭火问

题，也将带来严重的污染问题。

二、电厂锅炉混煤掺烧注意事项分析

（一）如何选取掺烧方式

由于受到煤炭自身结渣特性、煤场的配煤条件以及电厂锅炉运行的安全性和经济性的制约，目前，大多数电厂在进行掺烧煤种选择、掺配方式以及掺烧方式的过程中，通常会选择炉前预混掺烧、间断掺烧以及分磨掺烧3种方式。

首先，炉前预混掺烧：这种方式适用于带有中储式制粉系统且煤炭种类具有较大差别的电厂，此种掺烧方式对预混地点没有明确的要求，一般情况下，电厂选择在场外的煤矿或码头上就进行掺配，其具体方式是按不同的燃煤配比调整取料机速度，将各混合煤种倒换到同一皮带上，通过多次皮带转运进行混合，其混合效果较好，但要求有较大的煤场。也有的电厂因厂区面积较大、具备足够的取煤设备，选择在场内进行预混。他们通常有两种方式：一是根据确定好的掺烧比分层堆煤，在取用时从某一个横断面取用。二是由两条传送带将种类不同的煤传输到一条传送带，利用传送带转速的高低进行多煤种掺配比例控制。

其次，间断掺烧：这种掺烧方式适用于供煤比较困难或煤场面积较小的电厂，由于受存放条件的制约，通常是随到随烧。神华煤和高铁煤的掺烧就不适宜选用间断掺烧的方式。在选用这种掺烧方式时，需要注意在锅炉高负荷情况下应避免燃烧易结渣煤；还应在进行煤种切换时，规范操作，避免换煤过程中引起踏焦或煤渣加重的现象。

最后，分磨掺烧：这种掺烧方式是稳定性最强的，它通过将全部煤种进炉燃烧来降低煤质的大幅度波动，最适合采用直吹式制粉系统的电厂之中。采用这种掺烧方式的电厂，往往首先利用磨煤机将各种煤种进行磨制，并根据锅炉的实际负荷能力来合理调节混煤比例，因此，这是灵活性最强的掺烧方式，最适合四角切圆形状锅炉。另一方面，这种掺烧方式能够最大限度地提高各种煤种煤粉的燃尽度，从而节省资源，且对煤场具有较低的要求，能够在很大程度上降低电厂经营成本。总之，以上3种掺烧方式是电厂最常用的，无论哪种掺烧方式，都存在着配煤是否均匀的问题。一旦配煤不均匀，就会对锅炉的安全可靠运行造成影响。这也提示电厂，一定要高度重视对配煤的管理，最大限度地确保配煤的均匀性。

（二）如何选取掺烧比例

1）、对于炉内结渣较重的锅炉，需掺烧一定比例的高灰熔点煤以减轻锅炉燃烧器区或屏区受热面的结渣，掺烧比例的确定依据是灰熔点和结渣指数等结渣特性判别指标是否处于较低结渣区域，同时还应考虑燃烧器类型及布置方式、炉膛热负荷参数、吹灰器数量和布置方式等，对于燃用高灰熔点煤的锅炉掺烧低灰熔点煤时的掺烧比例确定方法也是如此。

2）对于掺烧褐煤的烟煤锅炉，需考虑褐煤比例的选择对锅炉出力和磨煤机出力的影响，这是因为磨煤机在磨制掺烧高水分褐煤后磨煤机的干燥出力往往不足，磨制混煤的磨煤机出力会出现大幅下降，进而影响到锅炉出力。为了不使磨煤机出力下降太多，此时需控制褐煤的磨内比例；为了不使锅炉出力下降太多，则需控制磨制混煤的磨的台数或增加投运磨的台数。同时，还应考虑引风机的出力对褐煤掺烧比例的影响。

3）对于主要燃用高挥发分煤的锅炉掺烧低挥发分煤时，需考虑的是着火稳定性、煤粉燃尽率、炉膛出口受热面管壁是否超温等；当主要燃用低挥发分煤的锅炉掺烧高挥发分煤时，则需考虑煤粉燃尽率、制粉系统防爆、主/再热蒸汽参数等。

4）当流动性相差较大的2种煤进行掺配时，混煤的流动性评价指标表面水分w（Mf）就成为主要掺烧比例选择的主要约束条件，一般应使w（Mf）值小于12%。

5）对于掺烧高硫煤的锅炉，需考虑脱硫系统的设计处理能力、锅炉水冷壁和高温过热器、高温再热器等的防高温腐蚀的能力、空气预热器的防堵塞和低温腐蚀的能力等。

6）对于掺烧高灰分煤的锅炉，需考虑磨煤机的研磨出力及锅炉出力、除灰系统出力、尾部受热面的防磨能力和吹灰器布置等。