混煤燃烧特性的实验研究

唐洪亮

华能洛阳热电有限责任公司 河南洛阳 471023

摘要：现行锅炉机组，由于煤种多变，有时煤炭供给不济，且高品质煤炭价格较高等因素，为保证经济效益，导致机组不能使用设计煤种，混煤是解决这方面问题的有效途径，本课题通过选取电厂现行代表性煤样进行实验研究，分析单种煤样特性与混合后煤样特性的变化，从而提出最佳配比，解决燃煤电厂在煤种变化时稳定、环保燃烧等问题。

关键词：混煤，煤质特性，热分析

0. 引言

近年来，随着我国电力工业的壮大和一次化石能源供应的日益紧张，加上国外对能源的控制，化石能源供应的矛盾更加突出。这些因素使得火电企业到厂的煤炭质量差，煤种多变，燃煤锅炉机组不能保证燃烧其设计煤种。这严重影响了燃煤锅炉机组的安全、经济运行和煤炭的有效综合利用以及造成环保风险的加剧。

　煤炭的清洁、高效燃烧已为国内外现代火电行业广泛达成共识。混煤作为一种提供稳定煤质而实现清洁高效燃烧的简便方法，使煤种多变对燃煤锅炉机组的安全、经济运行和煤炭的有效综合利用以及对环境加剧的影响减小到最低的程度。因此，混煤燃烧技术日益受到广大火力发电厂的青睐。

0. 实验煤种的选择和分析

本次设计采用华能洛阳热电厂的煤种进行实验研究，见表1是华能洛阳热电厂的现行8种煤种的工业成分参数。

表1 各单一煤种的工业成分

工业成分 编号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧
空气干燥基水分Mad（%）	0.81	0.64	1.45	1.27	4.28	1.04	3.21	0.52
空干基全硫 St,ad(%)	0.79	0.26	1.1	1.16	0.72	1.24	0.61	0.76
空气干燥基挥发分Vad（%）	8.11	10.67	16.34	15.81	29.7	15.14	11.64	10.12
收到基低位发热量MJ/Kg	19.56	25.21	15.72	10.13	21.71	11.08	11.09	16.84

0. 混煤原则和实验结果

混煤的配制原则：

(1) 要在当地资源允许的条件下选取单煤。

(2) 混配时，按混煤规定的特性指标，高指标与低指标相配，一般以Qnet,ar、Vdaf为主要配煤参数，此两项必须进行计算，达到配煤指标规定范围。

(3) 尽量优选两种单煤配制，遇到下列情况之一者方选取三种煤配制：①用两种煤混配后，某一个主要参数或两个以上参数均不能达到配煤特性指标时；②为了合理利用某一煤种的需要时。

(4) 配制比例应简整，配制中要求混均，本次实验从九种不同种煤质中选择两种煤种进行混合，每个混合煤种按照3:7、4:6、5:5三种配比进行混合，然后进行工业分析的测定和发热量的测定，试验结果见表2。

表2 混煤工业成分的实验结果

配比	工业成分 混煤 煤种	+	+	+	+	+	+	+
3:7	Mad（%）	0.79	2.48	1.39	0.68	0.75	2.21	2.56
	St,ad（%）	0.85	0.67	1.11	0.43	0.56	1.03	0.78
	Vad（%）	11.95	10.55	16.18	9.92	12.02	19.88	12.65
	弹筒热值MJ/kg	16.4	13.63	14.05	23.52	20.86	13.66	11.09
4:6	Mad（%）	8.06	0.93	2.98	2.75	3.05	1.52	1.21
	St,ad（%）	9.98	0.82	0.93	0.41	0.71	1.09	1.11
	Vad（%）	17.82	9.71	23.85	21.57	24.96	14.95	13.08
	弹筒热值MJ/kg	15.88	18.35	17.46	20.53	18.85	14.56	16.71
5:5	Mad（%）	5.97	7.76	1.88	1.38	0.77	1.98	7.14
	St,ad（%）	12.37	7.51	1.02	0.81	0.87	1.28	7.58
	Vad（%）	18.11	18.99	16.58	12.88	5.84	9.55	11.96
	弹筒热值MJ/kg	18.82	13.33	18.14	14.25	9.52	8.65	8.64

0. 实验结果分析

由表1可见#4、#6、#7煤种煤质较差，#3、#4、#6煤种硫份较高，#1、#2、#7、#8煤种挥发较低，#5煤种挥发较高。实际操作时可对锅炉进行分仓加煤，煤粉燃烧时分上、中、下三层，一般下层磨取两个不同且相对较好煤种，主要考虑稳定燃烧（尽量提高挥发份）。上层磨主要燃用挥发份低且灰熔点较高的煤种，主要防止锅炉结焦，上层磨煤机燃煤避免灰熔点低于设计值。中层磨兼顾机组负荷，磨煤机振动、烟气环保指标排放情况，根据总体煤质指标适当放宽条件。按照试验结果结合经济性考虑可得出，下层磨可选择#3、#4煤种按照4:6比例掺配上仓；上层磨可选择#1、#7煤种按照4:6比例掺配上仓，或者采用#1、#2单一煤种进行加仓；中层磨可选择#1、#7煤种按照1:1比例掺配上仓。

发热量决定为满足锅炉负荷所需的入炉煤量，与煤的燃烧特性没有定量的关系，相同发热量的两种煤可能在燃烧特性方面差异很大。混煤发热量的增加会造成炉内吸热增加，使锅炉蒸发量增加，而为控制锅炉的负荷则需要减少磨煤机的出力。而发热量降低则造成煤处理和制粉系统需增加出力满足锅炉负荷的需要，由此，会导致一次风量和风机负荷的增加。

混煤挥发分含量是锅炉运行最重要的煤质参数之一，其含量的变化显著地影响炉内的燃烧过程。通常，锅炉燃烧设计是根据挥发分含量、组成和热值等确定火焰的温度和火焰的稳定性，因此，混煤挥发分的变化影响燃烧区域温度和火焰稳定性。在低挥发分煤掺烧高挥发分煤时，会伴随挥发分的增加而提高火焰稳定性，强化着火和燃烧，这是混煤用于稳定燃烧的主要依据。相反，如果在高挥发分煤中掺烧较多的低挥发分煤而导致挥发分显著降低时，则可能出现燃烧稳定性问题。因挥发分含量变化而引起的火焰温度和形状的变化，从而影响炉内的燃烧和煤灰、污染物等的反应过程。

0. 结论

将多种煤混合成符合要求的混煤用于燃烧，是一种简单而实用的技术，可以保持煤质连续稳定。由实验数据可以得出不同煤种混合确实存在最佳的配比BRM，在这个配比下既可以燃烧品质较差的煤种又能达到锅炉燃煤设计的要求，虽然最佳配比受到参与混合煤种本身特性的影响，随着参与混合煤种改变最佳配比而改变，但是我们可以先通过对掺混相应特性加权平均或近似平均方法来估算，再根据实验的分析方法找出已经确定下来要进行混合的煤种的最佳配比，电厂根据混煤特性对电厂运行影响的分析，合理确定燃料煤的供应方案。