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摘要：锅炉设计煤种是锅炉及其辅机系统进行设计和选型最重要的依据和基础。从多个方面论述煤质对锅炉运行的影响，并据此阐述相应的应对措施。
关键词：煤质，锅炉，措施
中图分类号：P618.11
引言
众所周知，锅炉的设计计算（主要指保证参数—蒸发量、压力、温度等）是根据给定的煤种来进行总体结构、受热面布置和燃烧设备的选配的。因此当煤种变化时，不仅将影响锅炉的热效率，而且锅炉的主要性能指标—蒸发量、压力、温度等亦将不能保证，当煤种变化太大超出设备可能调整范围时，还会造成燃烧不稳、间断爆燃、甚至炉膛灭火、放炮爆炸等，对锅炉设备的安全运行产生严重的威胁。
1. 煤质对锅炉运行经济性的影响分析
燃用煤种变化对锅炉运行经济性的影响，首先反映在炉内煤粉燃烧过程。煤粉燃烧是一个极为复杂的物理化学多相反应过程，既有燃烧化学反应，又存在质量和热量的传递、动量和能量的交换[1]。煤粉燃烧包括煤粉的着火和燃尽两个阶段。影响煤粉着火的主要因素除煤质外，还包括着火区温度、煤粉气流速度、煤粉浓度等；而对煤粉燃尽度的影响，除煤本身燃烧特性外，煤粉细度、燃烧行程、燃烧过程中的氧量补充以及炉膛水冷壁吸热量的变化等也是至关重要的影响因素。在炉内燃烧过程和传热过程中，煤粉燃尽度、炉膛出口温度水平、烟气量（过剩空气系数）等对煤炭的化学能向热能的转化效率、热能的传递和利用效率密切相关。锅炉效率是反映锅炉运行经济性的综合指标。根据锅炉平衡热效率原理，影响锅炉运行经济性的主要是灰渣可燃物的机械不完全燃烧损失q4和排烟热损失q2。
1.1 入炉煤热值及灰分的影响
1.1.1对锅炉效率的影响
锅炉效率的计算公式为[2]：
其中：—锅炉效率
—排烟热损失率
—可燃气体不完全燃烧热损失率
—固体不完全燃烧热损失率
—锅炉散热损失率
—其他热损失率
煤炭的灰分含量与其低位发热量紧密相关。从表1可见，一般来讲，灰分增大时，入炉煤热值随之下降。入炉煤灰分对锅炉效率的影响主要体现在q4上。灰分越高，同样的飞灰含碳量造成的q4越大。同时灰分的阻燃作用和吸热作用不利于煤粉的着火和燃尽，灰分的大幅度升高，会阻碍可燃物质与空气的接触、反应，导致q4加大。由于入炉煤热值是随着灰分升高而下降的，灰分变化对锅炉热效率的影响更大。
根据有关研究，在扩散控制条件下，煤粉燃尽时间与煤粉初始直径的平方成正比[1]。入炉煤热值下降时，考虑到保证机组负荷出力的需要，单位时间内的给煤量必然相应增加。制粉系统出力的非正常增加会使煤粉变粗，影响煤粉燃尽，间接导致灰、渣可燃物含量升高；此外，煤粉消耗量的增大，还会导致一次风速增高、风温降低，导致煤粉着火推迟，火焰中心上移，一定程度上增大了q2和q4；从传热学看，飞灰的传热系数极低，入炉煤中灰分的增加必然导致烟气中飞灰含量成正比地增多，粘附在受热面管外壁会形成热阻极大的灰垢层，降低锅炉受热面与烟气的换热效率，增大q2。
1.1.2对辅机运行经济性的影响
入炉煤热值下降，不仅影响锅炉热效率，同时也会增加制粉系统耗电率。热值降低，制粉系统需要磨制更多的煤粉提供给锅炉燃烧，当煤粉制备能力不能满足锅炉稳定燃烧时，需要增加制粉系统投运数量；即便制粉单耗不变，也大幅增加了制粉系统的总体能耗，导致厂用电率的升高。
1.2入炉煤挥发分的影响
挥发分较高的煤种较容易着火，煤粉颗粒燃尽时间短，飞灰可燃物含量较低；而挥发份较低时，同样煤粉细度的煤粉着火延迟，导致煤粉燃尽度下降。入炉煤挥发分下降时，为保证较高的燃尽度，必须将煤尽可能磨细，造成制粉单耗升高，降低机组运行经济性。
1.3入炉煤可磨性的影响
分析煤的可磨性系数是指在风干状态下，将同一重量的标准煤和试验煤由相同的粒度磨碎到相同的细度时，所消耗的能量之比。当前常用的是哈氏可磨性HGI， HGI在40～60时，属于难磨煤种，当HGI>80时，属于易磨煤种。通常无烟煤可磨性较差，烟煤可磨性较好；碳元素含量高的煤难磨，碳元素含量低的煤易磨。可磨性对锅炉运行经济性的影响主要体现在制粉单耗的变化以及煤粉细度的控制上。
1.4入炉煤中水分的影响
在煤粉燃烧过程中，水分是不利因素：入炉煤中的水分汽化时吸热，增加了煤粉着火热，对煤粉着火不利；水分不参与燃烧，却会吸收煤粉燃烧释放的热量，降低了燃烧区域温度，对煤粉燃尽不利。当入炉煤水分过高时，制粉系统干燥出力会相对不足，严重影响制粉系统的可靠性和机组的经济运行。
1.5煤质波动对锅炉运行的影响
在锅炉燃用煤种较为稳定时，通过燃烧调整及辅机运行方式优化，可以获得该煤质条件下的最佳工况。当入炉煤质发生大幅度波动时，由于燃料化验分析、自动控制等滞后的影响，导致运行人员配风调整、制粉系统调整不及时，难以维持在对应煤质下的最佳运行工况，导致锅炉效率降低。
2.应对措施
综上所述，针对当前锅炉燃煤存在的实际问题，我们应采取如下管理和技术措施加大煤质管理和控制力度，提高锅炉运行经济性。
2.1加强源头管理，提高入厂煤质
应加大采购管理力度，提高入厂煤质量。必须禁止采购煤炭公司造假配成的“混掺贫煤”，即由烟煤与可磨性低、挥发分低的无烟煤直接混配形成的所谓“指标贫煤”。
2.2科学掺烧，提高入炉煤质稳定性[4]
在当前实际燃煤条件下，应加大配煤掺烧管理力度，优化配煤掺烧方式。混煤掺配必须作为当前的一项核心工作常抓不懈。在配煤时，不能只片面追求混煤整体平均指标，还应注意参混煤种的可磨性、燃烧特性，差异过大时不能直接掺配。要坚决杜绝将典型的烟煤和典型的无烟煤直接掺混入炉燃烧。对于燃烧特性和可磨性差异不大的煤种，可采用“炉前掺混，炉内混烧”的配煤方式；对燃烧特性和可磨性差异较大的煤种，如典型烟煤与劣质无烟煤，则应坚决执行“分磨磨制，炉内掺烧”方案；如果是带“输粉库叉管”的中间储仓式制粉系统，建议实行“分磨磨制，仓内掺混炉内混烧”。
2.3设备技术改造
由于实际燃用煤种与设计煤种差异过大，现有制粉设备无法满足锅炉需要时，应当考虑进行技术改造。应加大制粉系统的改造力度，必要时进行风机改造。
2.4以炉定煤，确定并严格控制煤质底限
燃用煤质严重偏离设计范围对锅炉乃至整套发电机组运行性能的影响是多方面的、长期的，必须引起足够重视。事实上，不同的锅炉设计参数、炉型及制粉系统类型，对入炉煤质的要求也各有差异。因此应根据锅炉及辅机系统的具体情况，制定科学的入炉煤质底限控制指标，并严格执行。
参考文献
（1）韩才元，徐明厚，周怀春等.煤粉燃烧[M].北京：科学出版社， 2001（2）容銮恩，袁镇福，刘志敏等.电站锅炉原理[M].中国电力出版社，2005
（3）朱光明，焦庆丰，段学农. 煤质对锅炉运行经济性影响的分析及应对措施[J].湖南电力.2008
关键词：煤质，锅炉，措施
中图分类号：P618.11
引言
众所周知，锅炉的设计计算（主要指保证参数—蒸发量、压力、温度等）是根据给定的煤种来进行总体结构、受热面布置和燃烧设备的选配的。因此当煤种变化时，不仅将影响锅炉的热效率，而且锅炉的主要性能指标—蒸发量、压力、温度等亦将不能保证，当煤种变化太大超出设备可能调整范围时，还会造成燃烧不稳、间断爆燃、甚至炉膛灭火、放炮爆炸等，对锅炉设备的安全运行产生严重的威胁。
1. 煤质对锅炉运行经济性的影响分析
燃用煤种变化对锅炉运行经济性的影响，首先反映在炉内煤粉燃烧过程。煤粉燃烧是一个极为复杂的物理化学多相反应过程，既有燃烧化学反应，又存在质量和热量的传递、动量和能量的交换[1]。煤粉燃烧包括煤粉的着火和燃尽两个阶段。影响煤粉着火的主要因素除煤质外，还包括着火区温度、煤粉气流速度、煤粉浓度等；而对煤粉燃尽度的影响，除煤本身燃烧特性外，煤粉细度、燃烧行程、燃烧过程中的氧量补充以及炉膛水冷壁吸热量的变化等也是至关重要的影响因素。在炉内燃烧过程和传热过程中，煤粉燃尽度、炉膛出口温度水平、烟气量（过剩空气系数）等对煤炭的化学能向热能的转化效率、热能的传递和利用效率密切相关。锅炉效率是反映锅炉运行经济性的综合指标。根据锅炉平衡热效率原理，影响锅炉运行经济性的主要是灰渣可燃物的机械不完全燃烧损失q4和排烟热损失q2。
1.1 入炉煤热值及灰分的影响
1.1.1对锅炉效率的影响
锅炉效率的计算公式为[2]：
其中：—锅炉效率
—排烟热损失率
—可燃气体不完全燃烧热损失率
—固体不完全燃烧热损失率
—锅炉散热损失率
—其他热损失率
煤炭的灰分含量与其低位发热量紧密相关。从表1可见，一般来讲，灰分增大时，入炉煤热值随之下降。入炉煤灰分对锅炉效率的影响主要体现在q4上。灰分越高，同样的飞灰含碳量造成的q4越大。同时灰分的阻燃作用和吸热作用不利于煤粉的着火和燃尽，灰分的大幅度升高，会阻碍可燃物质与空气的接触、反应，导致q4加大。由于入炉煤热值是随着灰分升高而下降的，灰分变化对锅炉热效率的影响更大。
根据有关研究，在扩散控制条件下，煤粉燃尽时间与煤粉初始直径的平方成正比[1]。入炉煤热值下降时，考虑到保证机组负荷出力的需要，单位时间内的给煤量必然相应增加。制粉系统出力的非正常增加会使煤粉变粗，影响煤粉燃尽，间接导致灰、渣可燃物含量升高；此外，煤粉消耗量的增大，还会导致一次风速增高、风温降低，导致煤粉着火推迟，火焰中心上移，一定程度上增大了q2和q4；从传热学看，飞灰的传热系数极低，入炉煤中灰分的增加必然导致烟气中飞灰含量成正比地增多，粘附在受热面管外壁会形成热阻极大的灰垢层，降低锅炉受热面与烟气的换热效率，增大q2。
1.1.2对辅机运行经济性的影响
入炉煤热值下降，不仅影响锅炉热效率，同时也会增加制粉系统耗电率。热值降低，制粉系统需要磨制更多的煤粉提供给锅炉燃烧，当煤粉制备能力不能满足锅炉稳定燃烧时，需要增加制粉系统投运数量；即便制粉单耗不变，也大幅增加了制粉系统的总体能耗，导致厂用电率的升高。
1.2入炉煤挥发分的影响
挥发分较高的煤种较容易着火，煤粉颗粒燃尽时间短，飞灰可燃物含量较低；而挥发份较低时，同样煤粉细度的煤粉着火延迟，导致煤粉燃尽度下降。入炉煤挥发分下降时，为保证较高的燃尽度，必须将煤尽可能磨细，造成制粉单耗升高，降低机组运行经济性。
1.3入炉煤可磨性的影响
分析煤的可磨性系数是指在风干状态下，将同一重量的标准煤和试验煤由相同的粒度磨碎到相同的细度时，所消耗的能量之比。当前常用的是哈氏可磨性HGI， HGI在40～60时，属于难磨煤种，当HGI>80时，属于易磨煤种。通常无烟煤可磨性较差，烟煤可磨性较好；碳元素含量高的煤难磨，碳元素含量低的煤易磨。可磨性对锅炉运行经济性的影响主要体现在制粉单耗的变化以及煤粉细度的控制上。
1.4入炉煤中水分的影响
在煤粉燃烧过程中，水分是不利因素：入炉煤中的水分汽化时吸热，增加了煤粉着火热，对煤粉着火不利；水分不参与燃烧，却会吸收煤粉燃烧释放的热量，降低了燃烧区域温度，对煤粉燃尽不利。当入炉煤水分过高时，制粉系统干燥出力会相对不足，严重影响制粉系统的可靠性和机组的经济运行。
1.5煤质波动对锅炉运行的影响
在锅炉燃用煤种较为稳定时，通过燃烧调整及辅机运行方式优化，可以获得该煤质条件下的最佳工况。当入炉煤质发生大幅度波动时，由于燃料化验分析、自动控制等滞后的影响，导致运行人员配风调整、制粉系统调整不及时，难以维持在对应煤质下的最佳运行工况，导致锅炉效率降低。
2.应对措施
综上所述，针对当前锅炉燃煤存在的实际问题，我们应采取如下管理和技术措施加大煤质管理和控制力度，提高锅炉运行经济性。
2.1加强源头管理，提高入厂煤质
应加大采购管理力度，提高入厂煤质量。必须禁止采购煤炭公司造假配成的“混掺贫煤”，即由烟煤与可磨性低、挥发分低的无烟煤直接混配形成的所谓“指标贫煤”。
2.2科学掺烧，提高入炉煤质稳定性[4]
在当前实际燃煤条件下，应加大配煤掺烧管理力度，优化配煤掺烧方式。混煤掺配必须作为当前的一项核心工作常抓不懈。在配煤时，不能只片面追求混煤整体平均指标，还应注意参混煤种的可磨性、燃烧特性，差异过大时不能直接掺配。要坚决杜绝将典型的烟煤和典型的无烟煤直接掺混入炉燃烧。对于燃烧特性和可磨性差异不大的煤种，可采用“炉前掺混，炉内混烧”的配煤方式；对燃烧特性和可磨性差异较大的煤种，如典型烟煤与劣质无烟煤，则应坚决执行“分磨磨制，炉内掺烧”方案；如果是带“输粉库叉管”的中间储仓式制粉系统，建议实行“分磨磨制，仓内掺混炉内混烧”。
2.3设备技术改造
由于实际燃用煤种与设计煤种差异过大，现有制粉设备无法满足锅炉需要时，应当考虑进行技术改造。应加大制粉系统的改造力度，必要时进行风机改造。
2.4以炉定煤，确定并严格控制煤质底限
燃用煤质严重偏离设计范围对锅炉乃至整套发电机组运行性能的影响是多方面的、长期的，必须引起足够重视。事实上，不同的锅炉设计参数、炉型及制粉系统类型，对入炉煤质的要求也各有差异。因此应根据锅炉及辅机系统的具体情况，制定科学的入炉煤质底限控制指标，并严格执行。
参考文献
（1）韩才元，徐明厚，周怀春等.煤粉燃烧[M].北京：科学出版社， 2001（2）容銮恩，袁镇福，刘志敏等.电站锅炉原理[M].中国电力出版社，2005
（3）朱光明，焦庆丰，段学农. 煤质对锅炉运行经济性影响的分析及应对措施[J].湖南电力.2008