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摘要：近年来由于能源紧缺，煤价不断上涨，许多电站锅炉入炉煤种多变，煤种偏离设计值较大，影响锅炉的经济性和安全性，为了使电站锅炉适应燃烧不同的非设计煤种，许多火力发电厂都在不同程度地探索混煤的各种特性。本文主要阐述混煤的燃烧特性、结焦特性以及电站锅炉混煤的燃烧与调整，为电站锅炉燃烧混煤提供指导，使电站锅炉安全经济运行。
关键词：锅炉 混煤 燃烧
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：
1概述
我国煤炭资源的70%用于电站锅炉，随着我国电力工业的快速发展，近年来，电站锅炉用煤日益紧缺，部分电厂由于采购不到原煤而使汽轮发电机组被迫停运，影响到我国国民经济的发展。许多电厂不得不考虑从国外进口原煤来维持锅炉的运行，但是，电站锅炉的设计煤种为国内某一煤种，部分国外进口煤种与锅炉的设计煤种不适应，为了使锅炉能够运行，不得不将国外进口煤种与国内某煤种按一定比例混合，形成混煤供锅炉燃烧。
由于混煤在燃烧过程中，各煤种之间相互影响，使混煤表现出不同于单煤种的燃烧特性，有时很难由单一煤种的性能参数和各煤种的配比准确预知混煤的特性。一般来说，混煤燃烧时，如果煤种选择适当，并且混各均匀，配比合理，燃烧条件良好，是能够保证电站锅炉安全运行，降低发电成本，控制燃烧时生成的污染排放物使其达到国家规定的标准等。
2混煤的燃烧特性
煤是一种固体燃料，燃烧过程较为复杂。煤的燃烧特性对煤的燃烧过程影响较大，它影响煤的着火难易程度、煤的燃尽、污染物的析出和排放。混煤的燃烧情况更为复杂，燃烧过程中，混煤各组分煤种之间互相影响，在燃烧性能上与单一组分的煤种相比可能发生较大的变化。仅利用组分煤种或混煤的挥发分含量以及发热量等常规分析指标判断混煤的燃烧特性往往是不精确的。利用热天平来分析不同混煤的燃烧特性，可以看出不同混煤的热重分析曲线TGA、微分热重曲线DTG和差热分析曲线DTA有不同的形状，由此可以判断混煤的着火及燃烧特性的指标，为电站锅炉的安全、经济和洁净燃烧提供部分技术支持。
本文对印尼煤和伊泰煤两种单煤以及按不同比例的混煤做了分析，通过这两种煤及其混煤来分析混煤的燃烧及焦结性，印尼煤和伊泰煤的工业分析见表1、灰的成分分析见表2。
表1：工业分析表
表2：灰成分分析表
2.1混煤的挥发分析出特性。由于热解上煤燃烧过程中重要的初始过程，对着火有极大的影响，同时对污染物的形成起着重要的作用，分析实验结果表明混煤与单一煤相比，其挥发分初析温度与混煤中性能较优的那种煤相近，混煤的挥发分的析出是非同步进行的，关于采用工业分析的方法测量得到的混煤的挥发分含量，通常对于挥发分含量相近的煤种，混合后的挥发分实测值与计算值相差不大，但对挥发分含量相差较大的煤种（如无烟煤与烟煤）混合后，其挥发分含量实测值与计算值有较大的偏差。
2.2混煤的着火特性。着火Ti是反映煤着火难易程度的一个重要指标，着火温度越低，表明煤越容易着火，一般通过热天平燃烧曲线测定混煤的着火温度分析煤的着火特性，如图1。
从着火温度曲线看出，随着混煤中易着火的烟煤比例的增大，着火温度逐渐下降，同样，混煤中瘦焦煤比例增大，着火温度也下降，但下降幅度不如烟煤明显，分析原因是由于烟煤中挥发分含量较大，使得烟煤在较低温度下析出挥发分，挥发分着火提升气流温度，带动难着火的无烟煤析出挥发分、着火燃烧。同时，由于不同烟煤和瘦焦煤的挥发分含量的不同，使得它们对混煤的着火点影响也不同。
用NETZSCJ409C型差示热天平对印尼煤和伊泰煤及其所组成的四种比例的
混煤进行实验得出表3着火温度的数据和图2的着火温度曲线。
表3： 着火温度
2.3混煤的着火稳定性指数。我们也可以用常规的分析来判别混煤的着火特性，常用的分析方法有以下两种：
2.3.1用干燥无灰基挥发分Vdaf判别
2.3.2用工业分析的组合数据判别。用着火温度Td来判别着火稳定性比单纯用
Vdaf判别更为准确。
Td=(654-1.9 Vdaf +0.43 Aad -4.5 Mad)℃
根据煤的成分分析结果，利用上述判别指数对印尼煤和伊泰煤的单煤及其混煤的着火特性进行判别如表4
表4：着火特性判别
根据上表，我们发现着火指数和混煤与比的关系与热重实验基本相符，所以我们认为用常规分析数据来判别煤的着火特性的可信度是较高的。
2.4混煤的燃尽特性。对于燃煤锅炉来说，煤粉的燃尽特性将直接影响锅炉的燃烧效率和运行的经济性，反映煤的燃盡特性的指标是燃尽时间。燃尽时间定义为烧掉98%燃料量时所需的时间，一般来说，燃尽所需时间越长，燃尽性能越差。
一般情况下可以用燃尽性判别指数来判别的的燃尽性：
2.4.1用Fz指数来判别混煤的燃尽性，Fz=（Vad + Mad）2* FCad *100
根据煤成分分析结果，利用Fz判别指数，对印尼煤和伊泰煤的单煤种及混煤的燃尽特性进行判别，判别结果如下：
从判别结果看，两种单煤及其混煤都处于极易燃尽范围，燃尽性能较好。
3混煤的结焦特性
不论是单一煤种还是混煤，结焦应同时满足以下两个条件：一是处于炉内燃烧的煤粉、煤粉粒子应当处于软化或熔化状态；二是这些软或熔化的煤粉、煤粉粒子与炉内受热面、燃烧设备、卫燃带等发生接触。否则，即使出现上述情况之一，也不会发生结焦。
在煤质特性中，与结焦关系最为密切的是煤灰成分及灰熔点。目前还没有一项煤质特性指标可以100%的判定灰的结焦特性，通过灰熔点来判断煤的结焦特性可以获得较高的可信度。
虽然混煤是由单一煤种按一定比例混合而成的，但混煤的灰熔点不等于各种单煤灰熔点的算术平均值，有时比两种单煤都低，有时比两种单煤都高，这种变化与所混的两种单一煤的特性及混合比的关系较大，煤种判别越大，混合后变化越大，这主要是因为不同煤种混合后，由于矿物质的组成、含量发生变化以及它们之间的相互影响、相互制约，使得不同的煤中不同的矿物质发生化学反应，从而改变了混煤的灰熔点特征性。同时，不同煤种混合后煤灰还可能生成共熔体，也使混煤的灰熔点发生变化。
目前得到广泛应用的结焦判别指标可分为灰熔点、灰成分及灰粘度三种类型如表5。
表5：常用结焦程度判别指标
总之，混煤的结焦性能不仅受混合煤种、混合比的影响，而且受多种因素的影响，其结焦情况相当复杂，除了灰熔点和灰成分以外，灰渣粘度的变化、矿物质的离析、燃烧工况参数、锅炉运行参数及炉膛结构和设计参数等都会影响混煤燃烧的结焦情况，即使同一结焦指标的混煤和单一煤，在同一炉膛和同一燃烧工况下，表现出的结焦特性可能存在较大的差异。因此，要采用混烧方法减轻或消除锅炉的结焦，必须对混煤的结焦特性进行深入的研究外，还要保证锅炉炉内具备良好的空气动力场，加强燃烧的优化和调整。
4电站锅炉混煤燃烧与燃烧调整
4.1动力配煤的基本原则。动力配煤技术的核心是燃煤的均质化。根据不同类型电厂锅炉用煤等对煤质的要求，将两种（或多种）不同品质的煤按一定比例均匀混合，为用户提供质量稳定、均匀、符合燃烧要求的燃料。配煤的基本原则就是恰当地满足锅炉设计参数的要求，使煤粉得到充分燃烧，避免沾污或结焦，达到锅炉额定出力，降低飞灰、炉渣含碳量，提高燃烧效率与锅炉热效益。达到合理利用煤炭资源的目的。
在选定动力配煤方案时，要注意遵循以下原则：（1）配煤煤质要与不同锅炉要求的煤质指标相适应，使燃煤锅炉达到最佳燃烧工况及效率；（2）选用煤种符合区域配煤原则，充分利用低品位煤；（3）控制燃煤粒度、煤灰深融性及沾污程度，避免过度动力消耗。
4.2电站锅炉混煤燃烧的调整。通过考察华润电力有限公司300MW机组，该机组采用中间仓储式热风送粉系统，配备4台钢球磨，下两层燃烧器烧烟煤，上两层燃烧器烧无烟煤，该厂的主要技术措施有： (1)在燃烧无烟煤区域敷设卫燃带，以提高炉膛烟气温度； (2)改善着火条件，通过给粉机转速调节、降低一次风压运行，调整一次风煤混合温度； (3)提高磨煤机干燥出力，控制无烟煤磨煤机出口风温在95-120℃；(5)合理组织二次风的配风。
5结束语
本文对电站锅炉混煤的燃烧特性、结焦特性以及混煤的燃烧与调整作了阐述，针对不同锅炉在选用混煤时提供了配煤原则，为电站锅炉燃烧混煤提供指导，使电站锅炉在燃用混煤时能安全经济运行,提高电厂的经济效益。
[参考文献]
[1] 孙学信.燃煤锅炉验技术与方燃烧实法[M].中国电力出版社,2002.78-82.
[2]刘亮 李录平 柏湘杨.混煤热解特性及燃烧过程实验研究[J].动力工程,2006(2).
[3]刘振海.化学分析手册-热分析[M].北京:化学工业出版社,2000.47-54.
[4]陈镜泓 李传儒.热分析及其应用[M].北京：科学出版社,1985.1-2.
关键词：锅炉 混煤 燃烧
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：
1概述
我国煤炭资源的70%用于电站锅炉，随着我国电力工业的快速发展，近年来，电站锅炉用煤日益紧缺，部分电厂由于采购不到原煤而使汽轮发电机组被迫停运，影响到我国国民经济的发展。许多电厂不得不考虑从国外进口原煤来维持锅炉的运行，但是，电站锅炉的设计煤种为国内某一煤种，部分国外进口煤种与锅炉的设计煤种不适应，为了使锅炉能够运行，不得不将国外进口煤种与国内某煤种按一定比例混合，形成混煤供锅炉燃烧。
由于混煤在燃烧过程中，各煤种之间相互影响，使混煤表现出不同于单煤种的燃烧特性，有时很难由单一煤种的性能参数和各煤种的配比准确预知混煤的特性。一般来说，混煤燃烧时，如果煤种选择适当，并且混各均匀，配比合理，燃烧条件良好，是能够保证电站锅炉安全运行，降低发电成本，控制燃烧时生成的污染排放物使其达到国家规定的标准等。
2混煤的燃烧特性
煤是一种固体燃料，燃烧过程较为复杂。煤的燃烧特性对煤的燃烧过程影响较大，它影响煤的着火难易程度、煤的燃尽、污染物的析出和排放。混煤的燃烧情况更为复杂，燃烧过程中，混煤各组分煤种之间互相影响，在燃烧性能上与单一组分的煤种相比可能发生较大的变化。仅利用组分煤种或混煤的挥发分含量以及发热量等常规分析指标判断混煤的燃烧特性往往是不精确的。利用热天平来分析不同混煤的燃烧特性，可以看出不同混煤的热重分析曲线TGA、微分热重曲线DTG和差热分析曲线DTA有不同的形状，由此可以判断混煤的着火及燃烧特性的指标，为电站锅炉的安全、经济和洁净燃烧提供部分技术支持。
本文对印尼煤和伊泰煤两种单煤以及按不同比例的混煤做了分析，通过这两种煤及其混煤来分析混煤的燃烧及焦结性，印尼煤和伊泰煤的工业分析见表1、灰的成分分析见表2。
表1：工业分析表
表2：灰成分分析表
2.1混煤的挥发分析出特性。由于热解上煤燃烧过程中重要的初始过程，对着火有极大的影响，同时对污染物的形成起着重要的作用，分析实验结果表明混煤与单一煤相比，其挥发分初析温度与混煤中性能较优的那种煤相近，混煤的挥发分的析出是非同步进行的，关于采用工业分析的方法测量得到的混煤的挥发分含量，通常对于挥发分含量相近的煤种，混合后的挥发分实测值与计算值相差不大，但对挥发分含量相差较大的煤种（如无烟煤与烟煤）混合后，其挥发分含量实测值与计算值有较大的偏差。
2.2混煤的着火特性。着火Ti是反映煤着火难易程度的一个重要指标，着火温度越低，表明煤越容易着火，一般通过热天平燃烧曲线测定混煤的着火温度分析煤的着火特性，如图1。
从着火温度曲线看出，随着混煤中易着火的烟煤比例的增大，着火温度逐渐下降，同样，混煤中瘦焦煤比例增大，着火温度也下降，但下降幅度不如烟煤明显，分析原因是由于烟煤中挥发分含量较大，使得烟煤在较低温度下析出挥发分，挥发分着火提升气流温度，带动难着火的无烟煤析出挥发分、着火燃烧。同时，由于不同烟煤和瘦焦煤的挥发分含量的不同，使得它们对混煤的着火点影响也不同。
用NETZSCJ409C型差示热天平对印尼煤和伊泰煤及其所组成的四种比例的
混煤进行实验得出表3着火温度的数据和图2的着火温度曲线。
表3： 着火温度
2.3混煤的着火稳定性指数。我们也可以用常规的分析来判别混煤的着火特性，常用的分析方法有以下两种：
2.3.1用干燥无灰基挥发分Vdaf判别
2.3.2用工业分析的组合数据判别。用着火温度Td来判别着火稳定性比单纯用
Vdaf判别更为准确。
Td=(654-1.9 Vdaf +0.43 Aad -4.5 Mad)℃
根据煤的成分分析结果，利用上述判别指数对印尼煤和伊泰煤的单煤及其混煤的着火特性进行判别如表4
表4：着火特性判别
根据上表，我们发现着火指数和混煤与比的关系与热重实验基本相符，所以我们认为用常规分析数据来判别煤的着火特性的可信度是较高的。
2.4混煤的燃尽特性。对于燃煤锅炉来说，煤粉的燃尽特性将直接影响锅炉的燃烧效率和运行的经济性，反映煤的燃盡特性的指标是燃尽时间。燃尽时间定义为烧掉98%燃料量时所需的时间，一般来说，燃尽所需时间越长，燃尽性能越差。
一般情况下可以用燃尽性判别指数来判别的的燃尽性：
2.4.1用Fz指数来判别混煤的燃尽性，Fz=（Vad + Mad）2* FCad *100
根据煤成分分析结果，利用Fz判别指数，对印尼煤和伊泰煤的单煤种及混煤的燃尽特性进行判别，判别结果如下：
从判别结果看，两种单煤及其混煤都处于极易燃尽范围，燃尽性能较好。
3混煤的结焦特性
不论是单一煤种还是混煤，结焦应同时满足以下两个条件：一是处于炉内燃烧的煤粉、煤粉粒子应当处于软化或熔化状态；二是这些软或熔化的煤粉、煤粉粒子与炉内受热面、燃烧设备、卫燃带等发生接触。否则，即使出现上述情况之一，也不会发生结焦。
在煤质特性中，与结焦关系最为密切的是煤灰成分及灰熔点。目前还没有一项煤质特性指标可以100%的判定灰的结焦特性，通过灰熔点来判断煤的结焦特性可以获得较高的可信度。
虽然混煤是由单一煤种按一定比例混合而成的，但混煤的灰熔点不等于各种单煤灰熔点的算术平均值，有时比两种单煤都低，有时比两种单煤都高，这种变化与所混的两种单一煤的特性及混合比的关系较大，煤种判别越大，混合后变化越大，这主要是因为不同煤种混合后，由于矿物质的组成、含量发生变化以及它们之间的相互影响、相互制约，使得不同的煤中不同的矿物质发生化学反应，从而改变了混煤的灰熔点特征性。同时，不同煤种混合后煤灰还可能生成共熔体，也使混煤的灰熔点发生变化。
目前得到广泛应用的结焦判别指标可分为灰熔点、灰成分及灰粘度三种类型如表5。
表5：常用结焦程度判别指标
总之，混煤的结焦性能不仅受混合煤种、混合比的影响，而且受多种因素的影响，其结焦情况相当复杂，除了灰熔点和灰成分以外，灰渣粘度的变化、矿物质的离析、燃烧工况参数、锅炉运行参数及炉膛结构和设计参数等都会影响混煤燃烧的结焦情况，即使同一结焦指标的混煤和单一煤，在同一炉膛和同一燃烧工况下，表现出的结焦特性可能存在较大的差异。因此，要采用混烧方法减轻或消除锅炉的结焦，必须对混煤的结焦特性进行深入的研究外，还要保证锅炉炉内具备良好的空气动力场，加强燃烧的优化和调整。
4电站锅炉混煤燃烧与燃烧调整
4.1动力配煤的基本原则。动力配煤技术的核心是燃煤的均质化。根据不同类型电厂锅炉用煤等对煤质的要求，将两种（或多种）不同品质的煤按一定比例均匀混合，为用户提供质量稳定、均匀、符合燃烧要求的燃料。配煤的基本原则就是恰当地满足锅炉设计参数的要求，使煤粉得到充分燃烧，避免沾污或结焦，达到锅炉额定出力，降低飞灰、炉渣含碳量，提高燃烧效率与锅炉热效益。达到合理利用煤炭资源的目的。
在选定动力配煤方案时，要注意遵循以下原则：（1）配煤煤质要与不同锅炉要求的煤质指标相适应，使燃煤锅炉达到最佳燃烧工况及效率；（2）选用煤种符合区域配煤原则，充分利用低品位煤；（3）控制燃煤粒度、煤灰深融性及沾污程度，避免过度动力消耗。
4.2电站锅炉混煤燃烧的调整。通过考察华润电力有限公司300MW机组，该机组采用中间仓储式热风送粉系统，配备4台钢球磨，下两层燃烧器烧烟煤，上两层燃烧器烧无烟煤，该厂的主要技术措施有： (1)在燃烧无烟煤区域敷设卫燃带，以提高炉膛烟气温度； (2)改善着火条件，通过给粉机转速调节、降低一次风压运行，调整一次风煤混合温度； (3)提高磨煤机干燥出力，控制无烟煤磨煤机出口风温在95-120℃；(5)合理组织二次风的配风。
5结束语
本文对电站锅炉混煤的燃烧特性、结焦特性以及混煤的燃烧与调整作了阐述，针对不同锅炉在选用混煤时提供了配煤原则，为电站锅炉燃烧混煤提供指导，使电站锅炉在燃用混煤时能安全经济运行,提高电厂的经济效益。
[参考文献]
[1] 孙学信.燃煤锅炉验技术与方燃烧实法[M].中国电力出版社,2002.78-82.
[2]刘亮 李录平 柏湘杨.混煤热解特性及燃烧过程实验研究[J].动力工程,2006(2).
[3]刘振海.化学分析手册-热分析[M].北京:化学工业出版社,2000.47-54.
[4]陈镜泓 李传儒.热分析及其应用[M].北京：科学出版社,1985.1-2.