徐 凡

一、煤炭的燃燒過(guò)程

煤從進(jìn)入爐膛到燃燒完畢,一般經(jīng)歷四個(gè)階段:水分蒸發(fā)階段,當(dāng)溫度達(dá)到105℃左右時(shí),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(diǎn)時(shí),揮發(fā)物開(kāi)始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快,一般只占煤整個(gè)燃燒時(shí)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炭。此時(shí)焦炭溫度上升很快,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(gè)階段;燃燼階段,這個(gè)階段使灰渣中的焦炭盡量燒完,以降低不完全燃燒熱損失,提高效率。

對(duì)于大塊煤,必須有較長(zhǎng)的燃燒時(shí)間,停留時(shí)間過(guò)短,燃燒不完全。因此,實(shí)際運(yùn)行中,一般采取供給充足的氧氣,采用爐拱和二次風(fēng)來(lái)加強(qiáng)擾動(dòng),提高燃燒溫度,爐膛容積不宜過(guò)小等措施保證煤充分燃燒。供熱公司各供熱車間的鍋爐基本上都是鏈條爐,屬于層燃燃燒。

二、煤質(zhì)對(duì)鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響

1.煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo),當(dāng)煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時(shí),不僅會(huì)影響燃燒不穩(wěn)定不完全,而且會(huì)導(dǎo)致鍋爐熄火,使鍋爐出口溫度很難達(dá)標(biāo),影響正常供熱。

2.揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒,隨著燃燒放熱,焦炭粒的溫度迅速提高,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炭?jī)?nèi)部空隙和外部反應(yīng)面積,有利于提高焦炭的燃燒速度。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)分含量降低時(shí),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(shí)間變長(zhǎng),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(duì)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。

3.煤的灰分在燃燒過(guò)程中不但不會(huì)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(shí)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?炭?？赡鼙换覍影?炭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。

4.煤的顆粒度對(duì)鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過(guò)大時(shí),煤塊在鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)停留時(shí)間過(guò)短,煤炭中的焦炭沒(méi)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(guò)小時(shí),細(xì)煤粉在爐排上燃燒時(shí)通風(fēng)不好,炭與氧不能很好地接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),易形成黑帶,同時(shí)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。

5.煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對(duì)燃煤的著火特性影響一致,少量水分對(duì)著火有利,從燃燒動(dòng)力學(xué)角度看,在高溫火焰水蒸氣對(duì)燃燒具有催化作用,可以加速煤粉焦炭的燃燒,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(shí)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(guò)大時(shí),著火熱也隨之增大,同時(shí)由于一部分燃燒熱用來(lái)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(duì)煤粉的輻射熱都降低,這對(duì)著火不利。

三、煤質(zhì)對(duì)鍋爐及其輔助設(shè)備運(yùn)行的影響

當(dāng)進(jìn)入爐膛的煤質(zhì)與鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)和校核煤質(zhì)要求相差較大時(shí),會(huì)對(duì)鍋爐燃燒和輔助設(shè)備帶來(lái)如下不良影響:

1.煤質(zhì)較差時(shí),鍋爐點(diǎn)火和運(yùn)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)。

2.爐膛容易結(jié)焦,對(duì)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。

3.煤塊較大時(shí)容易卡住分層給煤器和爐排,影響了煤炭的穩(wěn)定燃燒和鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

4.煤質(zhì)不好時(shí),鍋爐耗煤量相對(duì)增加,爐渣的含碳量也增大,輸煤、除渣系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷大大增加,輸煤機(jī)、除渣機(jī)、抓渣行吊等設(shè)備故障增多,煤炭拉運(yùn)和爐渣拉運(yùn)成本加大。

5.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(yùn)行負(fù)荷,容易出現(xiàn)運(yùn)行故障,對(duì)工作環(huán)境和外部環(huán)保都造成了不良影響。

6.煤質(zhì)含硫量大時(shí),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(yùn)行。

四、建議采取的應(yīng)對(duì)措施

1.加強(qiáng)司爐工的技術(shù)操作水平。

2.加強(qiáng)各煤種的混燒、摻燒和配煤技術(shù)工作。

3.加強(qiáng)對(duì)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(yùn)行參數(shù)保持到最佳數(shù)值。對(duì)由于煤炭顆粒度不均勻、爐排不平整等原因引起的燃燒不完全、燃燒不均,對(duì)爐排上的火口或黑帶進(jìn)行人工撥火。

4.加強(qiáng)對(duì)輸煤工作的管理。根據(jù)需要,在不同時(shí)期燃用不同的煤種,或按不同的比例搭配使用。

5.加強(qiáng)鍋爐燃燒設(shè)備和輔助設(shè)備的巡檢及維修工作。

6.加強(qiáng)對(duì)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。

7.加強(qiáng)對(duì)煤的保管工作。

8.加強(qiáng)對(duì)進(jìn)煤質(zhì)量的嚴(yán)格控制和管理,開(kāi)辟煤質(zhì)較好、較為穩(wěn)定的煤源市場(chǎng),及時(shí)準(zhǔn)確地掌握進(jìn)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù),提供給各供熱車間,以便運(yùn)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(yùn)行調(diào)節(jié)。

(編輯/劉佳)