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[摘 要]本文笔者根据电厂的实际情况，阐述了混煤的燃烧特点和混煤的燃尽过程及其影响因素，对强化混煤着火和燃尽进行了探讨。
[关键词]300MW机组；锅炉；混煤燃烧
中图分类号：TG333.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0058-01
引言
随着电力工业的迅速发展与世界性能源危机的出现，燃煤锅炉越来越多，同时，由于锅炉的大型化以及煤种多变出现的许多新问题，世界上的许多热力发电站，尤其是无固定燃料来源的电站，转而将一种或多种非标准煤混合，即根据燃煤锅炉设计煤种的煤质指标，把不同的单一煤按一定的比例混配起来，得到与锅炉设计煤种的煤质指标相符的混煤，以代替设计煤种。这样，煤源充足，供给可靠，燃料成本降低，而且含硫量也降低，减少污染物的排放，减轻环境污染，使得混煤在世界范围内广泛使用。调查表明，使用煤质和比例合理的配煤比燃用单一原煤，锅炉热效率可提高4-5%，节煤率可达5%，充分说明配煤不仅有利于煤炭资源的有效利用，而且还会带来良好的社会、经济和环保效益。下面笔者探讨了300MW机组锅炉混煤燃烧相关问题。
一、混煤的燃烧特点
1、混煤煤质分析数据的确定
电厂燃用的混煤，绝大多数是在现场进行掺混，掺混煤量比例难严格控制，且有些电厂煤种变化频繁，因此进行实测比较困难。电厂如能用简单的方法获得混煤的煤质分析数据，对电厂的生产运行将是十分有益的。
煤质指标只涉及到煤的组成的分析数据，如混煤的元素分析成分、水分、灰分及含硫量等，掺混后，混煤对应指标可采用加权平均计算，误差不大。低位发热量可看作是碳、氢、硫、灰分、水分的函数。对于涉及到炉内化学过程的特性数据，如燃烧特性、挥发分、灰熔融特性等，则不能简单地按加权平均法求得，而只能采用常规的试验分析方法或由经验公式确定，否则会带来较大误差，致使配比失当。
2、混煤挥发分析出特性和着火
混煤与单一煤相比，其挥发分初析温度与混合煤中性能较优的单一煤相近，表明混烧时性能较优的煤先着火。混煤的挥发分的半峰宽远远大于两种单一煤，表明两种煤混烧时其挥发分的析出是非同步进行的。
烧无烟煤的电厂掺烧一定量的高挥发分煤时，可改善其着火性能，但烧烟煤的电厂若掺烧无烟煤时，着火性能会下降，必须合理选择掺烧率。在相同的挥发分下，混煤比单一煤着火温度高，说明混煤的着火性能不如同一挥发分的单一煤。混煤的着火温度比以混煤挥发分含量为特征的某一新的单一煤种的着火温度高，但比无烟煤的着火温度低，即混煤相当于一种挥发分含量更低的某单一煤种。
3、掺烧煤煤质和掺烧比的影响
混煤的着火温度与混煤中易着火煤的着火温度非常接近。混煤的着火点只取决于易着火的煤，而另一种与之混配的煤对混煤的着火无任何影响。因此可以认为，混煤的着火点与混煤易着火煤种的着火点相同。
但如果混煤中各组分煤的着火特性相近，混煤的着火温度就不仅取决于易着火的煤，而且与难着火的煤也有关。无烟煤与贫煤或烟煤混烧，无烟煤掺烧烟煤的着火温度随掺烧比例的不同，变化明显，而无烟煤掺烧贫煤的着火温度在不同掺烧比例下的变化并不明显，产生这种结果的原因为贫煤的着火温度与无烟煤的接近，在不同掺烧比例下，着火温度变化不大。
二、混煤的燃尽过程及其影响因素
1、掺烧煤煤质的影响
在混煤燃烧的燃尽率方面，在无烟煤或贫煤中掺入烟煤的量越多，其燃尽率越高。高挥发分煤和低挥发分煤混烧并不一定能提高燃尽率。
着火性能好的混煤其初始燃尽率较高，表明挥发分的析出和着火加速了煤中碳的燃烧。但初始燃尽率高的馄煤，其后期燃尽率不一定高，而且其燃尽时间有可能较长。对于两种性能差异较大的煤组成的混煤，表现更为明显。这主要是由于性能差异较大的煤混烧时，较优的煤燃烧引起的抢风使较劣的煤处于缺氧状况，从而抑制了较劣的煤的后期燃尽。试验及调查统计资料均表明，两种煤混烧时的燃尽性能比不上其单烧时的平均燃尽性能。
2、掺烧比的影响
煤质差异较大的两种煤掺烧，应当注意掺烧比例。合理混配的混煤其燃烧效率有所提高，一般对于性质相近的煤种，这种影响较大。虽然燃烧过程中两种煤质差异较大的两种煤保持各自单烧时的燃尽特性，但对于无烟煤掺烧烟煤或褐煤时，若烟煤或褐煤比例过低，燃尽效果并不好。对于烟煤或褐煤中掺烧无烟煤时，掺烧无烟煤越多，混煤的燃尽性能越差。在无烟煤中掺烧烟煤时，由于烟煤燃尽率高，掺入的烟煤比例增加时，燃尽率提高。但掺烧比例较少时，燃尽率提高不大。
3、粒径分布对混煤着火和燃尽的影响
掺烧两种可磨性或密度相差较大的单一煤，会使同一制粉工况下出现各单一煤在细度和直径上的较大差别，会影响到混煤在锅炉中的燃烧。煤的可磨性是一种与硬度、强度和韧度等有关的复杂特性，而这些特性又同时受煤品级、岩相，和矿物质的类型和分布影响的。通常，用哈氏可磨性指数HGI来衡量煤的可磨性。哈氏可磨性指数HGI是一个无量纲的物理量，其值的大小反映了不同煤样破碎成粉的相对难易程度，HGI值越大，说明在消耗一定能量的条件下，相同量规定粒度的煤样磨制成粉的细度越细，或者说对相同量规定粒度的煤样磨制成相同细度时所消耗的能量越少。
三、强化混煤着火和燃尽
1、过最空气系数对燃尽率的影晌
过量空气系数对煤粉的燃烧状态有重要的影响。过量空气系数直接影响到近燃烧器区煤粉气流中煤粉的浓度以及煤粉与气流的混合状态。过量空气系数越大，近燃烧器区内煤粉浓度越小，对煤粉的燃烧是不利的。但过量空气系数的增大会使近燃烧器区内气流流速增大，使煤粉与气体间的传热传质状态改善，这对煤粉的燃烧又是有利的。因此，过量空气系数的变化对煤粉燃烧具有双重的影响，由于煤粉燃烧存在最佳的过剩空气系，煤粉燃尽率随过量空气系数的变化不是线性的。同样，无烟煤、贫煤、烟煤等之间的混煤的燃尽率随过剩空气系数的变化规律也呈非线性。当混煤的等效挥发分较低时，即混煤较难燃尽时，过剩空气系数应偏大一点，以便煤粉燃尽。
2、控制混煤的掺混均匀
为了保证混煤的均匀性，在制粉系统有条件的情况下，可以采用以下方法进行混煤的燃烧：
（1）分磨混烧系统。将烟煤和无烟煤分别磨制至合理的煤粉细度后经混合器送入煤粉仓。由于大型锅炉都有若干套制粉系统，因而采用分磨混烧技术仅需要增加煤粉混合器就可以实现 （见图1）。
（2）分磨分烧系统。将烟煤和无烟煤分别磨制至合理的煤粉细度后送入不同的煤粉仓内，烟煤粉仓对应的是下层火嘴和上层火嘴，无烟煤粉仓对应的是中间火嘴（见图2）。
图1：分磨混烧系统 图2：分磨分烧系统
结语
总之，由于混煤能给电厂更大的煤种选择余地，允许操作系统对电厂参数做出更好的控制，可以为适应不断变化的操作做最低限度的翻新改进。因此，在今后不得不用大量劣质煤情况下，混煤的应用将更广泛。
参考文献
[1] 钟德惠，丘纪华.可磨性对混煤燃烧特性的影响[J].电站系统工程，2002（2）.
[2] 孙明.混煤燃烧特性的热重分析法研究[J].能源技术与管理，2005（2）.
[关键词]300MW机组；锅炉；混煤燃烧
中图分类号：TG333.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0058-01
引言
随着电力工业的迅速发展与世界性能源危机的出现，燃煤锅炉越来越多，同时，由于锅炉的大型化以及煤种多变出现的许多新问题，世界上的许多热力发电站，尤其是无固定燃料来源的电站，转而将一种或多种非标准煤混合，即根据燃煤锅炉设计煤种的煤质指标，把不同的单一煤按一定的比例混配起来，得到与锅炉设计煤种的煤质指标相符的混煤，以代替设计煤种。这样，煤源充足，供给可靠，燃料成本降低，而且含硫量也降低，减少污染物的排放，减轻环境污染，使得混煤在世界范围内广泛使用。调查表明，使用煤质和比例合理的配煤比燃用单一原煤，锅炉热效率可提高4-5%，节煤率可达5%，充分说明配煤不仅有利于煤炭资源的有效利用，而且还会带来良好的社会、经济和环保效益。下面笔者探讨了300MW机组锅炉混煤燃烧相关问题。
一、混煤的燃烧特点
1、混煤煤质分析数据的确定
电厂燃用的混煤，绝大多数是在现场进行掺混，掺混煤量比例难严格控制，且有些电厂煤种变化频繁，因此进行实测比较困难。电厂如能用简单的方法获得混煤的煤质分析数据，对电厂的生产运行将是十分有益的。
煤质指标只涉及到煤的组成的分析数据，如混煤的元素分析成分、水分、灰分及含硫量等，掺混后，混煤对应指标可采用加权平均计算，误差不大。低位发热量可看作是碳、氢、硫、灰分、水分的函数。对于涉及到炉内化学过程的特性数据，如燃烧特性、挥发分、灰熔融特性等，则不能简单地按加权平均法求得，而只能采用常规的试验分析方法或由经验公式确定，否则会带来较大误差，致使配比失当。
2、混煤挥发分析出特性和着火
混煤与单一煤相比，其挥发分初析温度与混合煤中性能较优的单一煤相近，表明混烧时性能较优的煤先着火。混煤的挥发分的半峰宽远远大于两种单一煤，表明两种煤混烧时其挥发分的析出是非同步进行的。
烧无烟煤的电厂掺烧一定量的高挥发分煤时，可改善其着火性能，但烧烟煤的电厂若掺烧无烟煤时，着火性能会下降，必须合理选择掺烧率。在相同的挥发分下，混煤比单一煤着火温度高，说明混煤的着火性能不如同一挥发分的单一煤。混煤的着火温度比以混煤挥发分含量为特征的某一新的单一煤种的着火温度高，但比无烟煤的着火温度低，即混煤相当于一种挥发分含量更低的某单一煤种。
3、掺烧煤煤质和掺烧比的影响
混煤的着火温度与混煤中易着火煤的着火温度非常接近。混煤的着火点只取决于易着火的煤，而另一种与之混配的煤对混煤的着火无任何影响。因此可以认为，混煤的着火点与混煤易着火煤种的着火点相同。
但如果混煤中各组分煤的着火特性相近，混煤的着火温度就不仅取决于易着火的煤，而且与难着火的煤也有关。无烟煤与贫煤或烟煤混烧，无烟煤掺烧烟煤的着火温度随掺烧比例的不同，变化明显，而无烟煤掺烧贫煤的着火温度在不同掺烧比例下的变化并不明显，产生这种结果的原因为贫煤的着火温度与无烟煤的接近，在不同掺烧比例下，着火温度变化不大。
二、混煤的燃尽过程及其影响因素
1、掺烧煤煤质的影响
在混煤燃烧的燃尽率方面，在无烟煤或贫煤中掺入烟煤的量越多，其燃尽率越高。高挥发分煤和低挥发分煤混烧并不一定能提高燃尽率。
着火性能好的混煤其初始燃尽率较高，表明挥发分的析出和着火加速了煤中碳的燃烧。但初始燃尽率高的馄煤，其后期燃尽率不一定高，而且其燃尽时间有可能较长。对于两种性能差异较大的煤组成的混煤，表现更为明显。这主要是由于性能差异较大的煤混烧时，较优的煤燃烧引起的抢风使较劣的煤处于缺氧状况，从而抑制了较劣的煤的后期燃尽。试验及调查统计资料均表明，两种煤混烧时的燃尽性能比不上其单烧时的平均燃尽性能。
2、掺烧比的影响
煤质差异较大的两种煤掺烧，应当注意掺烧比例。合理混配的混煤其燃烧效率有所提高，一般对于性质相近的煤种，这种影响较大。虽然燃烧过程中两种煤质差异较大的两种煤保持各自单烧时的燃尽特性，但对于无烟煤掺烧烟煤或褐煤时，若烟煤或褐煤比例过低，燃尽效果并不好。对于烟煤或褐煤中掺烧无烟煤时，掺烧无烟煤越多，混煤的燃尽性能越差。在无烟煤中掺烧烟煤时，由于烟煤燃尽率高，掺入的烟煤比例增加时，燃尽率提高。但掺烧比例较少时，燃尽率提高不大。
3、粒径分布对混煤着火和燃尽的影响
掺烧两种可磨性或密度相差较大的单一煤，会使同一制粉工况下出现各单一煤在细度和直径上的较大差别，会影响到混煤在锅炉中的燃烧。煤的可磨性是一种与硬度、强度和韧度等有关的复杂特性，而这些特性又同时受煤品级、岩相，和矿物质的类型和分布影响的。通常，用哈氏可磨性指数HGI来衡量煤的可磨性。哈氏可磨性指数HGI是一个无量纲的物理量，其值的大小反映了不同煤样破碎成粉的相对难易程度，HGI值越大，说明在消耗一定能量的条件下，相同量规定粒度的煤样磨制成粉的细度越细，或者说对相同量规定粒度的煤样磨制成相同细度时所消耗的能量越少。
三、强化混煤着火和燃尽
1、过最空气系数对燃尽率的影晌
过量空气系数对煤粉的燃烧状态有重要的影响。过量空气系数直接影响到近燃烧器区煤粉气流中煤粉的浓度以及煤粉与气流的混合状态。过量空气系数越大，近燃烧器区内煤粉浓度越小，对煤粉的燃烧是不利的。但过量空气系数的增大会使近燃烧器区内气流流速增大，使煤粉与气体间的传热传质状态改善，这对煤粉的燃烧又是有利的。因此，过量空气系数的变化对煤粉燃烧具有双重的影响，由于煤粉燃烧存在最佳的过剩空气系，煤粉燃尽率随过量空气系数的变化不是线性的。同样，无烟煤、贫煤、烟煤等之间的混煤的燃尽率随过剩空气系数的变化规律也呈非线性。当混煤的等效挥发分较低时，即混煤较难燃尽时，过剩空气系数应偏大一点，以便煤粉燃尽。
2、控制混煤的掺混均匀
为了保证混煤的均匀性，在制粉系统有条件的情况下，可以采用以下方法进行混煤的燃烧：
（1）分磨混烧系统。将烟煤和无烟煤分别磨制至合理的煤粉细度后经混合器送入煤粉仓。由于大型锅炉都有若干套制粉系统，因而采用分磨混烧技术仅需要增加煤粉混合器就可以实现 （见图1）。
（2）分磨分烧系统。将烟煤和无烟煤分别磨制至合理的煤粉细度后送入不同的煤粉仓内，烟煤粉仓对应的是下层火嘴和上层火嘴，无烟煤粉仓对应的是中间火嘴（见图2）。
图1：分磨混烧系统 图2：分磨分烧系统
结语
总之，由于混煤能给电厂更大的煤种选择余地，允许操作系统对电厂参数做出更好的控制，可以为适应不断变化的操作做最低限度的翻新改进。因此，在今后不得不用大量劣质煤情况下，混煤的应用将更广泛。
参考文献
[1] 钟德惠，丘纪华.可磨性对混煤燃烧特性的影响[J].电站系统工程，2002（2）.
[2] 孙明.混煤燃烧特性的热重分析法研究[J].能源技术与管理，2005（2）.