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摘要：目前我国的电力生产部门主要是火力发电厂和水利发电厂，其中又以火力发电厂为主。出于节约煤炭资源的目的，很多火电厂的锅炉燃烧原料都不再使用单纯的煤炭，而是将不同煤种的煤炭混合在一起作为锅炉的燃料。因此研究火力发电厂的锅炉混煤掺烧技术，提高燃料的利用效率，对于提高电厂生产效益，降低电力生产成本来讲有着重要意义。
关键词：电厂；锅炉；混煤掺烧；燃料利用率
引言
发电厂本身具有一定的特殊性，而其所使用的锅炉通常也是根据自身特性而专门设计和定制的。不同结构、不同型号的锅炉所具有的燃烧器、制粉系统不同，运行方式和燃料利用率也不同。理论上，在发电中应尽可能采用与设计煤种相似的煤炭以保证锅炉运行效率和燃料利用率。然而实际并非如此，由于近年来煤炭资源短缺，电力需求却在持续上升，导致电厂锅炉面临着严峻的挑战。为解决这一矛盾，混煤掺烧技术应运而生。研究其存在的弊端与实践应用可以促进该技术的进一步成熟。
1 混煤掺烧技术的相关理论
在电厂锅炉的运行系统中，混煤掺烧技术并不是简单的将不同煤种的煤炭混在一起投入锅炉进行燃烧。而是在充分考虑到混煤的燃烧特性的基础上，采取最佳的掺配比例和混合方式，以最合适的燃烧方法来实现混煤燃烧效率的最大化。
1.1混煤的可磨特性
为了增大燃料利用率，电厂锅炉的燃料一般都是以粉状投入锅炉中，以便使其得到充分燃烧。这就需要在投入锅炉前先将混煤磨成粉状。但是并非所有的煤种所具备的可磨性都是相同的。若所掺配的两种或多种煤种之间的可磨性差异比较大，就会影响到粉煤的研磨效果。即研磨后所得到的的粉煤有些颗粒较大，而有些颗粒较小。若直接将这样粒径不一的粉煤投入锅炉，则必然会有一部分粉煤不能燃尽，燃烧利用率受到很大影响。
1.2着火特性
第一，对煤质进行加热的时候，锅炉内的温度会持续升高。但温度提高的阶段会出现热分解反应。在进行热分解过程中，煤质挥发成气体与煤膏。基于实际情况来分析，热分解反应受到多种因素的作用，最具代表性的就是升温速度、温度以及阈能；第二，若煤质属于单一煤炭，则在燃烧过程中会发生一个失重速率高峰。可若煤质属于混合类煤炭，则进行燃烧过程中会发生多于两个的失重速率高峰。则表示混合煤质在燃烧的时候，可以保证其本身的着火特性。通过实践可以发现，多类型煤质掺烧的时候，各煤质的着火点存在差异，高低不同。在掺烧温度为最低着火点的情况下，则会提升燃烧速度。当掺烧温度为其它煤炭种类着火点的情况下，则会再次提升燃烧速度。
1.3混煤的燃尽特性
与单一煤炭的燃尽特性不同，若所掺配的两种煤种燃尽特性存在差异，则其整体的燃尽特性将会更接近难燃尽的原煤种。之所以会出现这种情况，主要是因为挥发性较强的煤种在燃烧时会迅速消耗大量氧气，这就会使挥发性较低的煤种出现缺氧的情况，从而延长了其燃烧的时间，不利于煤种充分燃烧。若掺配混煤时所选择的煤种为燃尽特性差异较大的两种，则会给锅炉的配风系统提出很高的要求，一般的配风方式很难同时满足两种煤种的氧气需要。
2电厂锅炉运行所使用混烧技术的特点以及不足
在电厂锅炉正常运行的阶段，混烧技术是较关键的技术，对于保证电厂锅炉正常运行以及节约自然资源都有重要意义。在一些地区使用混烧技术的时候，要在炉外使人工方式或者是机械方式对燃煤进行处，这一处理环节对于保证燃煤质量有着关键性的作用，但同时这一处理技术也存在一些不足。首先，在进行燃煤粉碎的时候由于受到人工处理能力或是机械性能的影响，在对不同类型燃煤进行处理的时候就会出现磨碎过度或这磨碎不足的情况，这种情况下也比较容易导致燃煤的均一度出现差距，这也就会导致混烧质量出现问题。其次，电厂锅炉在使用的时候，对于燃煤的需求量较大，一旦在电厂燃烧中使用了混烧技术，那么也就意味着要在燃煤前处理阶段付出大量劳动量，在现代混煤燃烧前处理的时候虽然通过使用大型机械体而提升了燃煤处理的效率，但是机械在运行的时候也会消耗大量的电能，这无疑增加电能的消耗量。
3传统混煤掺烧技术特性分析
传统的混煤掺烧技术，是指在煤炭燃料送入电厂锅炉前利用相应的技术手段对其进行混合，待混合均匀后通过磨煤机将其磨成煤粉，然后送到锅炉内燃烧。这种方式适用于电厂存贮空间较大、煤炭可磨性相近的煤场。因为这种煤场有足够的空间可以确保煤粉在送入电厂锅炉前得到充分的混合，因而对于煤炭的着火特性、燃尽特性和锅炉内燃烧的稳定性以及煤炭的戗风现象等都具有重要的影响和作用。
4电厂混煤掺烧与锅炉的影响
国现如今环境情况不容乐观，而煤炭燃烧会造成大量NOx的排放，煤炭燃烧的炉子在预先设计制造时已经制定了煤炭燃烧炉子的排放浓度。锅炉燃烧时若水分低于混煤是会造成锅炉内部燃烧温度的增高，温度升高，对于由于热力造成的NOx就会被增加。锅炉本身性能对NOx的排放量增加的影响只是原因之一。另外不同种类煤炭的可磨性性能对锅炉对NOx的排放量也是一大影响因素。不同煤种的可磨性是不同。在磨制混煤煤粉的时候，制作出的煤粉粗细必然是不同的。而煤粉的粗细程度对于NOx的排放量影响巨大。煤粉磨制的越细则NOx在排放出的气体中所占的比例就会越小，被加热的速度就会越快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相反的，若混合煤粉被磨制的越粗，见笑了焦炭对其的还原能力，则NOx的排放浓度就会较高，对环境带来更大的影响。②不同煤粉混合对于锅炉的热力性能也会有很大的影响。前文已经提到所有火力发电的电力工厂的煤炭燃烧锅炉都使预先设计制造的，而混合煤粉的煤质若与锅炉所设计制定的煤种的煤质有较为大的区别时，一次风率的配置就可能无法保证推迟煤粉的燃烧，从而导致煤粉燃烧的速度与强度加快加大，最终导致燃烧器喷口故障、锅炉过热器欠温或颅内火焰燃烧中心位置下降等问题。③混合煤粉对于炉内着火燃烧问题的也是具有一定影响的，如果混合煤粉的挥发性能与所设计制造的锅炉的设计煤种有巨大差别的时候，燃烧器喷口对于具有过高挥发性的混煤煤粉与具有过低挥发性的混煤煤粉都会有反应，可能会导致着火能力下降和镁粉利用率降低等问题。
5电厂锅炉混煤掺烧技术实践应用
如前所述，传统的混煤掺烧方式存在燃烧不稳定、不充分、堵管等诸多弊端，长期以来这些问题始终没有得到根本性的解决。为了有效改进混合媒燃烧的稳定性、经济型和安全性，研究人员研制出了一种新型的混煤掺烧方式，即分磨制粉。分磨制粉混煤掺烧方式在电厂锅炉中的应用，有效的解决了以往燃烧不稳定等性能问题，取得了良好的燃烧效果，因而被广泛的应用在各火力发电厂的锅炉燃烧当中。分磨制粉方式适用于可磨性差异较大的混煤掺烧，具体应用如下。
5.1分磨制粉在直吹式制粉系统电厂锅炉中的实践应用。
如果电厂的制粉系统是直吹式制粉系统，那么具体混煤方法就是将不同的煤种放入不同的磨煤机中进行相应的磨制，由于是分开磨制，所以可以根据煤种的可磨特性磨不同的时间，让磨制出来的煤粉整体上粗细均匀，进而经过各煤机一次风管将磨制好的煤粉直接送入锅炉燃烧，节省了入锅炉前的混掺所需的时间、场地及劳动力，同时克服了煤粉细度不均技术难题，保证燃煤的稳定性，有效提高煤粉的燃烧率。
如果电厂的制粉系统是仓储式制粉系统，那么具体的混煤方式是：用不同的磨煤机将不同的煤种磨制好以后，放置各自的储粉仓，由粉仓将煤粉输送到不同的燃烧器喷口，煤粉会在燃烧过程中完成混合。这种混合方式的优点在于，煤种可以被送到合适的温度区域，锅炉内的燃烧环境得以改善，如高热负荷区域的燃烧器比较适合不易结渣的煤粉的燃烧。采用新型的分磨制粉、炉内掺烧的方式以后，可以解决场地人手不足等难题，减少飞灰和炉渣的碳含量，保证设备的正常运行和混煤燃烧的良好效果。
5.2“分磨制粉、仓内掺混、炉内燃烧”的应用分析
这一种方式需要在仓内掺混，所以只适用于仓储式制粉系统，具体操作：仓储式制粉系统的磨粉机先将各自选定的一种煤种磨制好后，煤粉会被输入到同一煤粉仓里面，在粉仓内完成混掺，混掺好后分入各燃烧器内。采用这种混煤方式，既克服了混煤燃尽特性与难燃煤种相近的缺点，又发挥了混煤着火特性与易着火煤种相近的优点，对飞灰和炉渣的碳含量的减少也成效显著，这种方式也被运用在很多电厂的生产上，成果得到了肯定。
5.3腐蚀试验
腐蚀试验采用旋转挂片失重法，本文采用的是RCC-2型旋转挂片腐蚀试验仪。在温度为42±1℃、试件转速为70r/min的条件下进行试验，在混配水水样的PH值用稀硫酸每天调节2此，维持在8.5的平均PH值下进行连续4的试验，同样也保证试液只有单一变量。挂片采用材质为HSn70-1A，规格为直接为20mm，厚度为1mm，高度为30mm的铜管，并且用碱液清洗铜管表面后，不作预膜处理。
5.4动态模拟试验
经过动态模拟试验可以得出结论：在循环水水质维持不变的情况下，循环水的流动情况、温度、设备的材质、传感强度等实际环境对于腐蚀和结垢的现象具有很大的影响。所以，在研究循环水处理系统的过程中，应该采用与实际运行相似的环境进行模拟试验，并在试验过程中对环境进行相应的增强，这有助于考察配方的缓蚀阻垢效果，对实际运行过程中有可能出现的情况进行预测。由此，经过上述试验所得出的试验结果即可直接用于实际电厂循环水处理的试运行。
6对煤炭掺烧的锅炉优化方法探析
我国人口基数过大，人口数量逐年不断增长，对于自然资源的需求不断增长，但是我国人民对自然资源无法充分利用导致自然资源状况不乐观。电厂利用煤炭资源进行大范围的供电，而现在所提出的混煤掺烧技术，就是针对我国当前自然资源现状，为了充分利用煤炭资源，提高资源利用率及煤炭的燃烧率，节约燃烧成本，尽可能的提高我国电厂锅炉的燃烧率。
①煤炭在锅炉内燃烧时，锅炉内含氧量对锅炉的燃烧性能有很大影响，如若锅炉内含氧量过高则会造成排烟量增大从而导致锅炉内的热损失，加大煤炭的投入量，提高了火力发电厂的供电成本，降低了对资源的利用率。如若锅炉内的含氧量过低，则又会造成锅炉内混煤没有充分的燃烧加大了供电成本，所以一定要加大对锅炉内含氧量的注意。②对于不混合煤粉的可磨性所造成的没分粗细不同的问题，加大力度提高自身对煤粉研磨方面的技术，是进入锅炉的煤粉越细越好，使煤粉与火充分接触，加大燃烧速度，提高煤粉利用率，提高工作效率。③应该加强在空预器进口烟温的控制，加强对锅炉内壁上积灰的影响。
结束语
目前，对于电厂混煤掺烧技术的研究是我国煤炭资源方面研究的重点，也是当今我国工业不断发展的必然需求。对于煤炭的燃烧技术的探究，国内外不少研究单位都为此项技术贡献了自己的一份力，并获得了一定的研究成果，有些成果已经投入了电厂混煤掺烧的使用中。我国由于人口众多，对于电的需求量相较于世界其他国家则需求量极其大。再加上我国现在的正在面临的煤炭枯竭危机，对于混煤掺烧技术的研究真的刻不容缓。加强在混煤掺烧技术方面的研究，提高我国对煤炭资源的利用率，国家政府加大对混煤掺烧技术研究的科研投入，不断为加快社会主义现代化建设而奋斗。
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论文作者:刘军存
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/27
标签：锅炉论文; 电厂论文; 煤粉论文; 煤炭论文; 技术论文; 煤质论文; 特性论文; 《防护工程》2018年第28期论文;