近年來由于煤炭行業(yè)礦難頻發(fā),國家對煤礦的整頓進(jìn)一步加大力度,隨著周邊小煤礦的關(guān)停,煤炭供應(yīng)日趨緊張,煤源由原來單一煤源轉(zhuǎn)向為多元化,煤炭質(zhì)量較以往有很大的變化,煤種雜、煤質(zhì)差,煤種質(zhì)量嚴(yán)重偏離鍋爐的設(shè)計煤種,引發(fā)了各系統(tǒng)職工勞動強(qiáng)度明顯加大,鍋爐及輔助設(shè)備故障顯著增加,職工工作環(huán)境有所惡化,環(huán)境保護(hù)工作難度更加突出,造成鍋爐燃燒運行困難,鍋爐出口溫度不能達(dá)標(biāo). 煤碳的燃燒過程: 煤從進(jìn)入爐膛到燃燒完畢,一般經(jīng)歷四個階段:水分蒸發(fā)階段,當(dāng)溫度達(dá)到105℃左右時,水分全部被蒸發(fā);揮發(fā)物著火階段,煤不斷吸收熱量后,溫度繼續(xù)上升,揮發(fā)物隨之析出,當(dāng)溫度達(dá)到著火點時,揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快,一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右;焦碳燃燒階段,煤中的揮發(fā)物著火燃燒后,余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很快,固定碳劇烈燃燒,放出大量的熱量,煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段;燃燼階段,這個階段使灰渣中的焦碳盡量燒完,以降低不完全燃燒熱損失,提高效率。
良好燃燒必須具備三個條件:1、溫度。溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速度快,燃燒就愈快。爐膛溫度通常在900~950℃(循環(huán)流化床鍋爐)。2、空氣?諝鉀_刷碳表面的速度愈快,碳和氧接觸越好,燃燒就愈快。3、時間。要使煤在爐膛內(nèi)有足夠的燃燒時間。
碳燃燒時在其周圍包上一層灰殼,碳燃燒形成的一氧化碳和二氧化碳往往透過灰殼向外四周擴(kuò)散運動,其中一氧化碳遇到氧后又繼續(xù)燃燒形成二氧化碳。也就是說,碳粒燃燒時,灰殼外包圍著一氧化碳和二氧化碳兩層氣體,空氣中的氧必須穿過外殼才能與碳接觸。因此,加大送風(fēng),增加空氣沖刷碳粒的速度,就容易把外包層的氣體帶走;同時加強(qiáng)擾動,就可破壞灰殼,促使氧氣與碳直接接觸,加快燃燒速度。如果氧氣不充足,攪動不夠,煤就燒不透,造成灰渣中有許多未參與燃燒的碳核,另外還會使一部分一氧化碳在爐膛中沒有燃燒就隨煙氣排出。
對于大顆粒煤,必須有較長的燃燒時間,停留時間過短,燃燒不完全。因此,實際運行中,一般采取供給充足的氧氣,采用二次風(fēng)來加強(qiáng)擾動,提高燃燒溫度,風(fēng)量不以過小等措施保證煤充分燃燒。
對煤種的要求: 煤種有一定的選擇性,以揮發(fā)分15%以上,灰熔點高于1250℃以上的弱黏結(jié)、粒度適中,熱值在18800~21000kJ/kg以上的煙煤最為適宜。 煤中含有灰分應(yīng)控制在10%~30%。粉煤(0~15mm)應(yīng)不超過50%~55%,0~10mm的煤粉不超過30%,煤粒尺寸不超過20mm。 煤中含水量推薦值為:煤中小于3mm的煤粉含量為20~40%時,含水量控制在5%,煤中小于3mm的煤粉含量為80%,含水量控制在8%,煤中小于3mm的煤粉含量為~100%,含水量控制在10%。 煤質(zhì)存在的問題有:1、煤炭灰份較多,2、煤炭顆粒不均,3、煤炭中含有大量的雜質(zhì),4、煤炭的發(fā)熱值較低,5、燃燒時不易引燃著火,6、煤炭中水分含量不定。7、煤炭不好燒,爐渣含碳量高。 一般情況下,鍋爐最好使用設(shè)計煤種或與設(shè)計煤種接近的煤種,以確保燃燒穩(wěn)定。近年來由于周邊煤炭供應(yīng)日趨緊張,煤炭供應(yīng)日趨多元化,煤炭質(zhì)量比以往煤種有很大的差異,對鍋爐的穩(wěn)定燃燒和正常供熱運行帶來很大影響。 煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響: 煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個重要指標(biāo),當(dāng)煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時,不僅會影響燃燒不穩(wěn)定不完全,而且會導(dǎo)致鍋爐熄火,使鍋爐出口溫度很難達(dá)標(biāo),影響正常運行。 揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒,隨著燃燒放熱,焦碳粒的溫度迅速提高,為其著火和燃燒提供了極其有利的條件,另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應(yīng)面積,有利于提高焦碳的燃燒速度。因此,揮發(fā)分含量越大,煤中難燃的固定碳成分越少,煤粉越容易燃燼,揮發(fā)分析出的空隙多,增大反應(yīng)表面積,使燃燒反應(yīng)加快。揮發(fā)份含量降低時,煤粉氣流著火溫度顯著升高,著火熱隨之增大,著火困難,達(dá)到著火所需的時間變長,燃燒穩(wěn)定性降低,火焰中心上移,爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少,對流受熱面吸收的熱量增加,尾部排煙溫度升高,排煙損失增大。 煤的灰份在燃燒過程中不但不會發(fā)出熱量,而且還要吸收熱量。灰分含量越大,發(fā)熱量越低,容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲,同時爐膛溫度降低,煤的燃燼程度降低,造成的飛灰可燃物高;曳趾吭龃,碳粒可能被灰層包裹,碳粒表面燃燒速度降低,火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小,造成燃燒不良。另外飛灰濃度增高,使鍋爐受熱面特別是省煤器、空氣預(yù)熱器等處的磨損加劇,除塵量增加,鍋爐飛灰和爐渣物理熱損失增大,降低了鍋爐的熱效率。 煤的顆粒度對鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過大時,煤粒在鍋爐內(nèi)燃燒時停留時間過短,煤炭中的焦碳沒有完全燃燼,爐渣中的含碳量增大,增加了鍋爐爐渣的物理熱損失;顆粒度過小時,細(xì)煤粉燃燒被風(fēng)帶出,碳與氧不能很好地接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),同時細(xì)煤粉也易被空氣吹起,很快隨著煙氣被帶走,增加了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失,因此要根據(jù)煤炭顆粒度合理調(diào)整給風(fēng)量。 煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對燃煤的著火特性影響一致,少量水分對著火有利,從燃燒動力學(xué)角度看,在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用,可以加速煤粉焦碳的燃燒,可以提高火焰黑度,加強(qiáng)燃燒室爐壁的輻射換熱。另外,水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導(dǎo)率。但水分含量過大時,著火熱也隨之增大,同時由于一部分燃燒熱用來加熱水分并使其汽化,降低了爐內(nèi)煙氣溫度,從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱都降低,這對著火不利。 煤中雜質(zhì)不僅會吸收煤燃燒生產(chǎn)的熱量,阻礙煤與氧充分接觸,影響煤的燃燒,降低鍋爐熱效率,增大鍋爐運行時的除渣除灰量,而且對鍋爐的安全運行帶來很大危害。 煤質(zhì)對鍋爐及其輔助設(shè)備運行的影響: 當(dāng)進(jìn)入爐膛的煤質(zhì)與鍋爐設(shè)計煤質(zhì)和校核煤質(zhì)要求相差較大時,會對鍋爐燃燒和輔助設(shè)備帶來如下不良影響: 煤質(zhì)較差時,鍋爐點火和運行調(diào)節(jié)困難,難以燃燒,容易滅火,嚴(yán)重影響了鍋爐出口溫度達(dá)標(biāo)。 爐膛容易結(jié)焦,對流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面處磨損嚴(yán)重,且容易積灰,鍋爐送風(fēng)阻力增大,影響鍋爐熱效率。 灰分大的煤燃燒后,不僅影響了除塵器的除塵效果,而且增加了除灰、排灰系統(tǒng)的運行負(fù)荷,容易出現(xiàn)運行故障,對工作環(huán)境和外部環(huán)保都造成了不良影響。 煤質(zhì)含硫量大時,容易引起水冷壁高溫腐蝕,鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預(yù)熱器等處的低溫腐蝕,造成鍋爐爆管,影響鍋爐安全運行。 建議采取的應(yīng)對措施: 針對目前煤炭供應(yīng)的緊張形勢和煤質(zhì)變化引起的鍋爐燃燒困難,應(yīng)該面對現(xiàn)實,在實際的運行過程中,積極試驗和摸索,制定相應(yīng)的可操作性強(qiáng)的應(yīng)對措施,努力調(diào)整好鍋爐的燃燒運行工作,保證鍋爐出口溫度達(dá)標(biāo)和減少鍋爐及輔助設(shè)備的運行故障,以保證整個工作的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運行! 〗ㄗh采取如下應(yīng)對措施: 加強(qiáng)司爐的技術(shù)操作水平,使司爐人員及時掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況,特別是煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、顆粒度大小等,以便針對不同煤質(zhì)的進(jìn)行相應(yīng)的燃燒調(diào)整。 加強(qiáng)各煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)工作。通過不斷進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗,探索出不同煤種燃燒時配風(fēng)等運行參數(shù),并在此基礎(chǔ)上試驗摸索不同煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù),以提高各種煤質(zhì),特別是劣質(zhì)煤的利用率,降低供熱運行成本。 加強(qiáng)對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)工作。保證煤與空氣量要相配合適,并且要充分混合接觸,爐膛應(yīng)盡量保持高溫,以利于燃燒,調(diào)整鍋爐負(fù)荷按規(guī)定操作,監(jiān)視爐膛負(fù)壓、排煙溫度、氧氣、二氧化碳等含量,使鍋爐運行參數(shù)保持到最佳數(shù)值。對由于煤炭顆粒度不均勻、等原因引起的燃燒不完全、燃燒不均,對鍋爐進(jìn)行調(diào)整。 加強(qiáng)對輸煤工作的管理。對不同的煤種盡量采取按類分別堆放,根據(jù)需要,在不同時期燃用不同的煤種,或按不同的比例搭配使用。輸煤時輸煤工與當(dāng)班司爐及時溝通,對含水量較低或含粉煤較多的煤種可采取適量加以攪拌的辦法,輸煤時將雜質(zhì)分揀出來,把大顆粒的煤粉碎,及時對破碎機(jī)進(jìn)行調(diào)整等。 加強(qiáng)鍋爐燃燒設(shè)備和輔助設(shè)備的巡檢及維修工作。及時排除鍋爐及輔助設(shè)備(特別是鍋爐本體密封、給煤機(jī)、高溫分離器、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、除渣除塵等設(shè)備)出現(xiàn)的故障。
加強(qiáng)對鍋爐送風(fēng)和爐膛溫度的控制,保持較高的爐膛溫度,有利于煤的著火和燃燼,爐膛溫度越低,越不利于燃燒。 加強(qiáng)對煤的保管工作。采取切實有效的措施,防止儲煤風(fēng)化和自燃,降低煤質(zhì)質(zhì)量,增加燃燒難度。 加強(qiáng)對進(jìn)煤質(zhì)量的嚴(yán)格控制和管理,開辟煤質(zhì)較好、較為穩(wěn)定的煤源市場,及時準(zhǔn)確地掌握進(jìn)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù),提供給各車間,以便運行管理人員選擇較為適應(yīng)本單位鍋爐的煤種,進(jìn)行相應(yīng)的運行調(diào)節(jié)。 采用比較成熟的先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備改變?nèi)紵隣顩r。 結(jié)論: 隨著煤炭供應(yīng)的日趨緊張,煤質(zhì)隨時都會發(fā)生很大的變化,摸索研究不同煤種適應(yīng)現(xiàn)有型號的鍋爐,最大限度降低煤質(zhì)變化對鍋爐運行燃燒帶來的不利影響,實現(xiàn)鍋爐的優(yōu)化運行,不僅可以提高整體的經(jīng)濟(jì)效益,最重要的可以保證整個系統(tǒng)正常運行。 |