电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践

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  摘 要:目前,火力发电与水利发电是我国电力生产部门主要的两种产电方式,其中火力发电占据主导地位。火力发电厂是以锅炉烧煤的方式来生产电能。为节约煤炭资源,减少环境污染,很多电厂的锅炉烧煤不再单纯的使用煤炭,而是将多种不同种类的煤炭混合使用,从而衍生出了混煤掺烧技术。研究电厂锅炉混煤掺烧技术,有利于燃料的充分利用,增加电厂生产效益,降低电力生产成本。文章主要论述了混煤掺烧技术、混煤掺烧的必要性、混煤掺烧技术存在的弊端及实践应用。
  关键词:电厂;锅炉;混煤掺烧技术;实践
  前言: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.混煤掺烧技术概述
  混煤掺烧技术,就是指在电厂发电过程中,为减少能源消耗、降低生产成本,提高煤炭资源的利用率和燃烧率,而将不同种类的煤炭依据分子结构、燃烧性能等特性按照一定比例进行混合、掺杂、配置和加工,最终生成可提高电厂锅炉燃烧效率的表混合媒的一种技术。混煤掺烧技术涉及煤炭的物理和化学性能,在混合时必须要对煤炭的各种性能进行仔细的研究,了解与掌握混煤掺烧技术的原理,以保证制作出的混合媒符合电厂锅炉燃烧要求,促进我国电厂锅炉混煤掺烧技术长远发展[1]。
  混煤掺烧技术具有着火特性、燃尽特性和可磨特性。着火特性,当媒加热到一定温度时就会发生热分解,产生煤焦油和挥发分气体。这是媒燃烧的初始阶段,对着火具有巨大的影响;燃尽热性,研究显示,混掺媒的燃尽特性更加接近于难燃尽煤种;可磨特性,当两种可磨性差异较大的煤种进行混合时,混合媒的可磨性将趋向于难磨煤种。这是因为可磨性差异较大的两种媒在混煤中的粒径分布特性不一样,难磨的煤种煤粉较粗,易磨煤种煤粉较细。
  这种技术的产生与应用,不仅很好的解决了我国人口众多电力需求巨大、而煤炭资源短缺的问题,而且大大提高了电厂锅炉燃烧的效率,使燃料可以得到充分的燃烧[2]。
  2.电厂锅炉混煤掺烧的必要性
  符合我国人口众多、资源消耗过快的国情。伴随市场经济的迅猛发展和人们生活质量的不断提高,企业数量逐渐增加,生产规模逐渐扩大,使得生产生活对电能的需求急剧增长。虽然目前煤矿资源储备较多,但很多还没有被開采出来,且其形成过程非常缓慢长达几十万、几百万年,已难以满足现代人们生产生活的需要。另外,由于各种燃煤技术不成熟,不具有节能装置,工作人员缺乏节能环保意识,导致煤炭资源大量消耗、煤炭利用不充分,从而在很大程度上加剧了人类需求巨大与煤炭资源短缺的矛盾。混煤掺烧技术在电厂锅炉中的运用,不仅有效缓解了煤炭资源短缺问题,显著提高混合媒的燃烧率和利用率,而且非常符合我国人口众多、资源消耗过快的发展国情[3]。
  3.电厂锅炉混煤掺烧技术存在的弊端
  3.1锅炉燃烧不稳定,易灭火
  经过长期的单种煤炭燃烧,电厂锅炉已适应了这种煤炭的燃烧特性,并能够保持良好的燃烧状态。当换用混合媒进行混煤掺烧方式后,如果掺烧进去的混合媒整体燃烧性能较差,电厂锅炉内燃烧的稳定性将会大大降低,远不如之前单种媒燃烧的稳定性,甚至会出现锅炉灭火的现象。产生这一问题的主要原因是掺烧进去的混合媒热分解时间较长、不易着火,导致混合媒掺烧的着火点较高,因而需要更多的热量才能够满足燃烧的条件。混煤掺烧方式的燃烧不稳定问题,使得其在实际应用中往往难以达到预期的燃烧效果,并在一定程度上降低了锅炉生产电能的效率。
  3.2一次风管频繁发生堵管
  煤种发热量不足,且产生煤灰较多是混合媒在实际应用中一个较为常见的问题。在电厂锅炉实施混煤掺烧过程中,如果发生这种问题,将会大大降低混掺煤粉的燃烧性能,并给一次风管造成巨大的阻力,导致一次风管下风管正压值明显高于正常值。一旦一次风管下风管正压值高于正常值,就会极易导致由托粉而引起的风管堵塞现象发生,从而严重阻碍锅炉内的正常通风,使混合媒掺烧状态不理想,发热率下降,电厂火力发电效率也显著下降[4]。
  4.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。
  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。
  对于直吹式制粉系统,分磨制粉混煤掺烧方式的具体操作是,首先由不同磨煤机对不同种类的原煤进行磨制,然后将磨制出的煤粉通过各磨煤机一次风管直接输送到锅炉内进行燃烧。实践表明,利用这种方式实施锅炉内掺烧,可以有效改善传统混煤掺烧的不稳定性,提高混煤掺烧的经济性和安全性。   5.2分磨制粉在仓储式制粉系统中的实践应用。
  对于仓储式制粉系统锅炉,采用分磨制粉混煤掺烧方式的具体操作是,首先由各种不同的磨煤机将事先选定好的原煤磨制成煤粉,然后将磨好的煤粉装入对应的磨煤机粉仓中,煤粉通过不同的粉仓管道被输送到燃烧器喷口进入锅炉内,最终完成混合掺烧过程。分磨制粉、锅炉内燃烧的方式,可以根据锅炉不同的温度区域输送与之相适应的煤粉,从而达到优化锅炉燃烧环境的目的[5]。
  另外,分磨制粉在仓储式制粉系统中的应用还有另一种混煤掺烧方式,即分磨制粉、仓内混掺、锅炉内掺烧。对于仓储式制粉系统,分磨制粉、仓内混掺、锅炉内掺烧方式的具体操作细节是,在满足一定条件下,由中储式制粉系统磨煤机将事先选定好的各种煤种按照电厂锅炉燃烧要求磨制成煤粉,然后将不同的煤粉输送到同一个煤粉仓,在该煤粉仓内完成各种煤粉的混掺,最后将该煤粉经由各个燃烧器喷口输送到锅炉内进行燃烧发电。这种分磨制粉、仓内混掺、锅炉内燃烧的混煤掺烧方式,既可以保证可磨性差、难以燃尽的煤种得到充分的燃烧,又在保留混掺媒着火特性接近于易着火煤种优点的基础上,克服了混合媒燃尽特性接近于难燃尽煤种的缺点。实践表明,这种混煤掺烧方式在湖南省大唐某发电公司得到了很好的运用。
  总结:综上所述,锅炉作为火力发电厂生产电能的主要设备之一,对混煤掺烧技术的研究与实践应用具有十分重要的意义。混合媒的生产应充分考虑各种煤炭的可磨性、燃尽性、锅炉燃烧系统、锅炉结构和输配煤设备等,以确保生产出的混合媒符合电厂锅炉燃烧要求。针对混煤掺烧技术当前存在的弊端,随着混煤掺烧技术研究的不断深入与实践应用的日益成熟,相信一定能够制定出科学有效的解决措施,从而更进一步提高电厂锅炉混煤掺烧的利用率和燃烧率,推动我国电力产业实现可持续发展目标。
  参考文献
  [1]赵永强. 电厂锅炉混煤掺烧技术研究[J]. 机电信息,2013,33:98-99.
  [2]苗莉. 浅谈电厂锅炉混煤掺烧技术应用[J]. 科技创新导报,2013,01:97-98.
  [3]米热古丽·艾尼丁. 浅析電厂锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J]. 科技致富向导,2011,20:150.
  [4]陈国栋,袁益超,王波. 电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析[J]. 锅炉技术,2014,05:53-57.
  [5]邓坚. 直吹式锅炉混煤掺烧技术研究与实践[J]. 广东科技,2010,08:119-120.
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