火力發(fā)電廠鍋爐燃煤節(jié)能質(zhì)量管理研究

余橋林

(大唐湘潭發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南 湘潭 411100)

1 燃煤鍋爐設(shè)計(jì)分析

在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐時(shí)，應(yīng)提高燃煤鍋爐的燃燒性能，根據(jù)燃煤特性深化設(shè)計(jì)內(nèi)容。燃煤特性主要表現(xiàn)在低位發(fā)熱量、干燥無灰基揮發(fā)份含量、灰熔點(diǎn)、可磨性系數(shù)等方面。在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐時(shí)，要確定鍋爐的容量、參數(shù)，還要構(gòu)建鍋爐的基本結(jié)構(gòu)。在確定鍋爐容量、參數(shù)過程中，應(yīng)采用輔助計(jì)算方法。計(jì)算內(nèi)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(jì)算后，需要計(jì)算受熱面積、傳熱性能，將計(jì)算結(jié)果作為爐膛設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐過程中，若按照燃煤特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，若燃煤特性發(fā)生改變，不僅需要更改鍋爐結(jié)構(gòu)，還需要重新計(jì)算其他數(shù)值。按照設(shè)計(jì)內(nèi)容制造燃煤鍋爐，應(yīng)保證燃煤質(zhì)量符合鍋爐的使用需求，才能獲得良好的運(yùn)行效果。

在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐時(shí)，應(yīng)使設(shè)計(jì)的燃煤鍋爐滿足燃煤特性，保證燃煤鍋爐運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。在將燃煤鍋爐調(diào)至低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過加強(qiáng)燃煤質(zhì)量管理，將鍋爐燃燒保持在最佳狀態(tài)，提升燃煤鍋爐的安全運(yùn)行能力。

1.1 燃用非設(shè)計(jì)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(huì)增加鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷，產(chǎn)生的煤粉會(huì)堵塞燃煤管道。第二，排煙熱損失較為嚴(yán)重。排煙熱損占鍋爐熱損失的60%～70%，未能有效控制熱損失，會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況。第三，鍋爐燃燒不穩(wěn)定。燃煤鍋爐在運(yùn)行過程中，若無法符合燃煤特性，不僅會(huì)影響鍋爐穩(wěn)定燃燒的能力，還會(huì)增加鍋爐燃燒的負(fù)荷。第四，煤質(zhì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)煤種不符。由于使用的煤種在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生較多的灰粉，灰粉中的T2成分若出現(xiàn)下降情況，極有可能引發(fā)鍋爐出現(xiàn)磨損、腐蝕等情況，無法保證鍋爐安全穩(wěn)定的生產(chǎn)。

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(fā)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(yùn)輸條件、開采規(guī)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(chǎng)化運(yùn)行速度較慢。在城市化發(fā)展過程中，電廠不斷擴(kuò)建，需要更多的燃煤。但是燃煤的開采能力有限，導(dǎo)致許多劣質(zhì)燃煤進(jìn)入到電廠中，影響了燃煤鍋爐正常的運(yùn)行。第四，發(fā)電成本受燃煤價(jià)格波動(dòng)影響較大。若燃煤市場(chǎng)出現(xiàn)供小于求的情況，燃煤價(jià)格不斷升高，電廠為降低生產(chǎn)成本，會(huì)使用劣質(zhì)煤進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致燃煤鍋爐無法適應(yīng)燃煤特性，嚴(yán)重影響燃煤鍋爐正常的運(yùn)行。第五，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)的要求，在低峰時(shí)需要使燃煤鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，但是低峰時(shí)燃燒與鍋爐設(shè)計(jì)不相符的煤炭，極易引發(fā)燃煤鍋爐出現(xiàn)問題。

2 原煤質(zhì)量下降對(duì)鍋爐使用的影響

若電廠進(jìn)行發(fā)電時(shí)使用質(zhì)量較差的原煤，燃燒過程中就會(huì)產(chǎn)生較多的灰粉。灰粉是有害物質(zhì)，如未能有效處理灰粉，發(fā)電廠就無法獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 灰粉對(duì)鍋爐燃燒的影響

使用煤灰爐進(jìn)行火力發(fā)電時(shí)，燃煤特性、鍋爐加熱以及散熱條件，會(huì)影響煤粉的著火溫度。在煤粉燃燒過程中，會(huì)經(jīng)過一次、二次風(fēng)包圍，受到高溫輻射的加熱處理后，才能產(chǎn)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(jì)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(fēng)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(jù)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(diǎn)，此時(shí)會(huì)降低煤粉的著火溫度。在煤粉與空氣進(jìn)行混合時(shí)，降低初始溫度和一次風(fēng)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(fēng)量，才能獲得良好的燃燒效果。設(shè)定一定的熱風(fēng)溫度，若設(shè)定的熱風(fēng)溫度會(huì)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(huì)增加鍋爐燃燒損失。在增加燃煤量過程中，保證鍋爐內(nèi)的原煤充分燃燒，需要增加通風(fēng)量，但是如果增加通風(fēng)量，鍋爐內(nèi)會(huì)生成較多的煙氣，造成排煙熱損失過大。為控制煙氣產(chǎn)生的熱量，需要噴灑較多的水資源，造成較為嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。

2.2 灰粉對(duì)受熱面磨損的影響

對(duì)國內(nèi)外燃煤電廠鍋爐受熱面磨損情況進(jìn)行分析時(shí)，主要是受到灰粉的侵蝕，導(dǎo)致鍋爐受熱面出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況。在鍋爐中投放燃煤時(shí)，若原煤中的灰粉含量較多，在持續(xù)增加原煤過程中，鍋爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較多的煙氣，煙氣的主要成分為灰粉，灰粉處于熱分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，會(huì)不斷沖擊鍋爐內(nèi)壁，并且鍋爐內(nèi)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(nèi)壁的磨損量超過七倍。在鍋爐內(nèi)壁出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況后，只能暫停生產(chǎn)，對(duì)鍋爐進(jìn)行全面的檢修，才能保證鍋爐安全穩(wěn)定的運(yùn)行，但是暫停使用鍋爐，會(huì)造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 灰粉對(duì)鍋爐自用電量的影響

使用高灰粉含量的燃煤時(shí)，應(yīng)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(fā)現(xiàn)，若灰粉粒徑越小，煤粉的燃燒會(huì)越充分。若灰粉粒徑較大，在鍋爐煤燃燒時(shí)會(huì)消耗較多的電量，造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 灰粉對(duì)鍋爐助燃油的影響

如果使用到劣質(zhì)的燃煤，且鍋爐燃燒出力能力較低，鍋爐極易出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的情況，隨時(shí)可能出現(xiàn)爐膛熄火的情況。為保證鍋爐處于穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，通常向鍋爐內(nèi)投放灰粉，減少主燃油的使用量，進(jìn)而獲得良好的節(jié)能效果。

3 加強(qiáng)電廠燃煤質(zhì)量管理的主要途徑

3.1 提高對(duì)煤炭質(zhì)量與節(jié)能降耗關(guān)系的認(rèn)識(shí)

應(yīng)提高對(duì)節(jié)能降耗管理工作的認(rèn)識(shí)，一方面根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，以便在鍋爐內(nèi)原煤進(jìn)行燃燒時(shí)，提高燃燒效率，獲得充分的燃燒效果，還能減少送風(fēng)量，控制燃燒熱量，獲得良好的節(jié)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。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(jīng)濟(jì)性。

3.3 認(rèn)真做好入爐煤監(jiān)督

應(yīng)做好入爐原煤的監(jiān)督工作，監(jiān)督工作包括安全生產(chǎn)工作、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作等。應(yīng)檢測(cè)燃煤特性，保證燃煤特性符合火力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在入爐煤監(jiān)督工作中，還應(yīng)根據(jù)燃煤特性，向鍋爐內(nèi)輸送足夠的風(fēng)量，并調(diào)整燃燒溫度等指標(biāo)，使鍋爐處于最佳的燃燒狀態(tài)，既能有效提高原煤的燃燒效率，還能減少能源的消耗。

4 結(jié)語

在火力發(fā)電廠日常生產(chǎn)中，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐燃煤節(jié)能質(zhì)量管理，一方面優(yōu)化和完善鍋爐設(shè)計(jì)內(nèi)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(yīng)提高對(duì)煤炭質(zhì)量與節(jié)能降耗管理工作的認(rèn)識(shí)，做好煤質(zhì)入廠、入爐等監(jiān)督工作，防止或盡量減少不符合燃燒需求的原煤進(jìn)入鍋爐內(nèi)，影響火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。