孫 煜

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司能源動(dòng)力廠）

0 引言

我國目前采用的發(fā)電形式主要是火力發(fā)電，煤炭作為這一方式的主要能量來源，已經(jīng)造成了過度的消耗，但是隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，人類生活已經(jīng)離不開電力的支持，所以解決煤炭燃燒問題已經(jīng)引起了相關(guān)學(xué)者的高度重視。鍋爐的設(shè)計(jì)需要根據(jù)煤炭的特性進(jìn)行研制和改造，這樣才能相對(duì)符合國民發(fā)展的目標(biāo)，在保證鍋爐環(huán)境穩(wěn)定的前提下，混煤摻燒已經(jīng)成為各個(gè)電廠的經(jīng)濟(jì)性選擇。

1 電廠鍋爐混煤摻燒理論分析

1.1 混煤的可磨特性

煤炭的可磨特性主要分為難磨煤種和易磨煤種，在煤炭磨制過程中，根據(jù)其自身不同的可磨特性，難磨煤種在加工完成后的煤粉較粗，在使用燃燒過程中會(huì)造成燃燒時(shí)間延長(zhǎng)或延燒不徹底等問題，易磨煤種在加工完成后形成的煤粉較細(xì)，基本上不存在燃燒不徹底的問題，因此在煤粉燃燒過程中，對(duì)于難磨煤種就需要充分考慮到其是否能夠燃盡的問題，因?yàn)槊悍廴绻麩o法燃盡，很難進(jìn)行二次利用，這樣就會(huì)造成能源浪費(fèi)，也加大了電力生產(chǎn)的成本[1]。

1.2 混煤的著火特性

物質(zhì)往往只有在達(dá)到自身需要的一定溫度條件才可以燃燒放熱，因此當(dāng)媒體在鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒時(shí)，必須有足夠高的溫度才可以使煤炭受熱分解，從而產(chǎn)生能量。煤炭在鍋爐中燃燒時(shí)，具有決定性因素的主要是活化能、溫度、升溫率等其他因素。而混煤是由不同的煤種摻配混合而成的，在鍋爐內(nèi)燃燒過程中，會(huì)因?yàn)槊悍N不同而產(chǎn)生不同的熱解特性曲線，并且根據(jù)煤質(zhì)的不同，會(huì)呈現(xiàn)出不同的曲線高峰?；烀褐辽偈怯蓛煞N煤炭混合而成的，也有的是由多種煤炭摻雜制成，因此在燃燒時(shí)不同煤種會(huì)保持自身所需的燃燒溫度，這樣燃燒溫度較低的煤炭會(huì)先被點(diǎn)燃，釋放熱量，其釋放的熱量在供電廠使用的同時(shí)也將鍋爐的溫度進(jìn)行了一定程度上的提升，節(jié)約了煤炭燃燒的時(shí)間，根據(jù)相關(guān)的實(shí)踐研究，混煤的著火點(diǎn)溫度大多數(shù)都與其成分中的易著火的煤種著火溫度相近[2]。

1.3 混煤的燃盡特性

將兩種揮發(fā)差異較大的煤種混合制成混煤后，在燃燒過程中兩種煤炭會(huì)由于自身的特性不同而出現(xiàn)“搶風(fēng)”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生并不利于混煤在鍋爐中徹底燃燒。在燃燒過程中，燃燒特性差異較大煤種的混煤在燃燒時(shí)對(duì)鍋爐運(yùn)行的陪風(fēng)有著嚴(yán)苛的要求，因此，鍋爐的單一構(gòu)造難以滿足兩種煤炭各自不同的燃燒條件。由于混煤的可磨特性和“搶風(fēng)”現(xiàn)象，導(dǎo)致混煤的燃盡特性與難燃盡煤種更為接近。

2 傳統(tǒng)“爐前摻配、爐內(nèi)混燒”方式的技術(shù)特性

傳統(tǒng)的混煤摻燒手段是在煤炭進(jìn)行燃燒之前，將兩種或者多種煤炭用一定的方法進(jìn)行混合，將不同種類的煤炭混合均勻以后再進(jìn)行磨煤的操作，將混合好的煤炭充分研磨，制成粉后再送入鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒使用。這種傳統(tǒng)的混煤摻燒方式在電廠具有較大的存貯場(chǎng)地和摻混煤場(chǎng)的情況下對(duì)于可磨性相近的煤炭可以在混煤使用之前將兩種煤種充分混合，對(duì)于煤粉的著火特性和燃燒過程中的穩(wěn)定性有著極其重要的作用[3]。

2.1 煤粉不均勻

由于煤質(zhì)之間的差異性較大，導(dǎo)致磨煤機(jī)在將混煤進(jìn)行加工研磨的過程中無法明確煤炭的研磨程度，容易造成難磨性的煤種研磨不夠或者易磨煤種過分研磨的情況發(fā)生，這樣煤粉的粗細(xì)程度和均勻性就無法達(dá)到一致的效果，可能會(huì)因此導(dǎo)致煤粉燃燒之后的飛灰含碳量和爐渣的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，造成煤炭資源的大量浪費(fèi)，不僅導(dǎo)致電廠的成本提升，也不符合國家目前的發(fā)展目標(biāo)[4]。

2.2 煤質(zhì)波動(dòng)受到限制

煤質(zhì)波動(dòng)較大的混煤對(duì)于混配設(shè)備的質(zhì)量和電廠的管理上都有著較高標(biāo)準(zhǔn)的要求，劣質(zhì)煤炭含硫量高而且燃燒效率較低，在燃燒過程中還會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。在混煤之中如果摻雜的劣質(zhì)煤含量過多，不僅會(huì)導(dǎo)致?lián)交焓侄吻啡?、摻混不均勻等問題發(fā)生，還會(huì)導(dǎo)致煤炭在燃燒過程中局部滅火或者是出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。如果在劣質(zhì)煤含量嚴(yán)重超標(biāo)的情況下?lián)饺雰?yōu)質(zhì)煤，甚至?xí)?dǎo)致煤粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故或者燒損風(fēng)管[5]。

2.3 運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致成本增加

即便是在爐前混摻手段欠缺的情況下，混煤也要保證爐前混摻的均勻性，這樣就需要大量的人工勞動(dòng)力進(jìn)行操作，此外，輸配煤設(shè)施也必須保證可以長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，不僅加大了勞動(dòng)強(qiáng)度，也造成了電量的過度消耗。

3 新型混煤摻燒技術(shù)的研究

在傳統(tǒng)的混煤摻燒方式中一直存在著“搶風(fēng)”、難磨煤種、難燃盡煤種等一系列問題，沒有得到妥善的處理，所以在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，能源需求越來越大，不可再生能源的消耗也越來越多，所以面對(duì)這些沒有實(shí)質(zhì)進(jìn)展的現(xiàn)實(shí)問題，必須有效改進(jìn)煤炭燃燒過程中的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等亟待解決的問題，相關(guān)的專業(yè)學(xué)者，立足實(shí)際情況，在傳統(tǒng)混煤摻燒的方式上進(jìn)行大膽改進(jìn)，全面創(chuàng)新，研制出了“分磨制粉”的混煤摻燒方式。通過實(shí)際應(yīng)用，“分磨制粉”方式有效地解決了傳統(tǒng)方式對(duì)燃燒性能造成的負(fù)面影響，并且得到了市場(chǎng)的認(rèn)可，因此，這種改進(jìn)的方式應(yīng)該進(jìn)一步地推廣和應(yīng)用?！胺帜ブ品邸睋脚浞绞绞侵笇⒉煌匦缘拿悍N用不同的磨煤機(jī)進(jìn)行加工研磨，對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)，煤粉經(jīng)過磨煤機(jī)一次風(fēng)管直接輸送到鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，對(duì)于中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)，煤粉送入不同或者同一粉倉儲(chǔ)存，然后再一起送入鍋爐內(nèi)燃燒。這種方式適用于混煤手段尚不健全的電廠，對(duì)于可磨性差異較大的煤種摻燒更加適合[6]。

3.1 “分磨制粉，爐內(nèi)摻燒”的應(yīng)用分析

“分磨制粉，爐內(nèi)摻燒”在直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐中使用的摻燒方式就是使用不同的磨煤機(jī)磨制不同種類的原煤粒，研磨之后的煤粉會(huì)經(jīng)過用來研磨自身煤粉的磨煤機(jī)一次風(fēng)管直接輸送到鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，經(jīng)由不同磨煤機(jī)磨制的煤粉會(huì)在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行混摻燃燒。采用“分磨制粉，爐內(nèi)摻燒”方式，有效解決了混煤在燃燒過程中的不穩(wěn)定性，并且改善了煤粉摻燒的經(jīng)濟(jì)性。在倉儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)中應(yīng)用“分磨制粉，爐內(nèi)燃燒”的方式，是指磨煤機(jī)磨制各自選定的煤種，將煤炭磨制成粉之后進(jìn)入各自的粉倉，不同種類的煤粉會(huì)由不同的粉倉分別輸送到不同的燃燒器噴口，而煤粉的混合則與鍋爐的燃燒過程同時(shí)進(jìn)行。這種混合方式的主要依據(jù)是根據(jù)鍋爐內(nèi)的不同溫度區(qū)域?qū)⑦m合不同溫度的煤粉送入到合適的區(qū)域中，以此來改善鍋爐內(nèi)部的燃燒環(huán)境[7]。

3.2 “分磨制粉，倉內(nèi)摻混，爐內(nèi)燃燒”的應(yīng)用分析

在鍋爐系統(tǒng)具備相應(yīng)的條件時(shí)，中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)會(huì)磨制各自選定的煤種，將煤炭充分研磨后形成的煤粉輸入同一個(gè)煤粉倉，這樣，煤粉的混合就會(huì)在煤粉倉內(nèi)進(jìn)行，而燃燒器在燃燒過程中使用的就是性質(zhì)完全相同的混煤?！胺帜ブ品?，倉內(nèi)混摻，爐內(nèi)燃燒”的混合方式保留了混煤本身著火特性接近于易著火煤種的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于分磨制粉的方式充分保證了具有難磨特性的煤種可以得到充分研磨，以確保在燃燒時(shí)難磨煤種可以燃燒徹底，克服了混煤燃盡特性接近于難燃盡煤種的缺點(diǎn)，大幅度提高了煤炭的利用率。電力技術(shù)的不斷發(fā)展使得傳統(tǒng)的混煤摻燒技術(shù)已經(jīng)無法滿足社會(huì)對(duì)電力的大量需求，新型“分磨制粉”的混摻技術(shù)充分考慮了混煤的特性，結(jié)合電廠制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，以其高燃燒率和低浪費(fèi)率的優(yōu)點(diǎn)和適用于大多數(shù)電廠的制粉系統(tǒng)贏得了廣泛的認(rèn)可，有效增強(qiáng)了電廠的生產(chǎn)力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。電廠還可以根據(jù)自身的實(shí)際情況對(duì)這兩種方式作出相應(yīng)合理的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化[8]。

4 結(jié)束語

電廠的發(fā)展跟隨社會(huì)的需求，燃煤鍋爐作為電廠重要的電力生產(chǎn)設(shè)備之一，其地位目前仍然難以撼動(dòng)，但是節(jié)約能源也可以從提高煤炭利用率的角度入手考慮。在混煤過程中嚴(yán)格按照需要混煤的可磨性特性、燃燒特性等深入研究，從而選取最合適的混煤摻燒方法，以此提高煤炭的使用效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

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[3]關(guān)云, 關(guān)慶澤. 淺析電廠鍋爐混煤摻燒技術(shù)[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2013(11): 154.

[4]張懷海. 電廠鍋爐混煤摻燒技術(shù)研究與實(shí)踐[J]. 黑龍江科技信息, 2014(2): 84.

[5]陳國棟, 袁益超, 王波. 電廠鍋爐混煤燃燒技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析[J]. 鍋爐技術(shù), 2014(5): 53-57.

[6]趙永強(qiáng). 電廠鍋爐混煤摻燒技術(shù)研究[J]. 機(jī)電信息, 2013(33): 98-99.

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