燃料自动混煤技术研究及应用

燃料自动混煤技术研究及应用

李林

大唐彬长发电有限责任公司   陕西省咸阳市      713602

摘要：目前，火力发电仍然是我国重要的发电方式之一，我国的煤炭产地众多，各地的煤炭质量、特质不同，为了实现不同煤种的混合使用，减少发电厂的运行成本，越来越多的发电厂都积极寻求煤炭资源合理利用的方法，推出了自动混煤燃烧的技术。本文分析了混煤燃烧的特性，阐述了燃料自动混煤技术应用现状，为减少发电厂的成本，减少能耗提出了新的策略。

关键词：燃料；自动混煤；研究；应用

前言：

我国矿产资源丰富，煤炭产地众多，这就导致了煤炭的质量和特性各不相同。我国火力发电厂的主要设备仍然是锅炉，传统的发电厂为了适应不同的煤种而设计了不同的锅炉结构和粉碎系统。但是，现实中不可能依据每一种煤种设计出一种锅炉，为了节约资源和减少能耗，更好的使用煤炭能源同时降低对自然环境的影响，越来越多的发电厂推出了燃料混合燃烧技术，可以实现多种煤种的混合燃烧，以此来减少发电厂的能耗，发展友好型经济。国内外很多学者的研究表明，发电厂通过混煤技术可以减少成本，提高发电厂的效益。

一、混煤燃烧特性分析

随着混煤技术的不断发展，国内外很多学者都对混煤的燃烧特性进行了分析，其中包括了混煤的燃烧特性、混煤的可磨性、混煤的燃尽特性等几个方面，很多实验室的实验验证和理论分析都取得了了丰富的研究成果。

（一）混煤燃烧的着火特性

为了研究混煤的燃烧特性，首先要研究混煤的着火特性。混煤在锅炉内受热，随着温度的不断升高，混煤不断地热分解，产生挥发气体，在这个过程中产生大量的煤焦油。煤在燃烧过程中，因为不断地燃烧分解产生热量促使其满足燃烧条件。对于混煤而言，我们可以通过研究热分解来研究其燃烧特性。很多研究者在研究中发现，影响燃料热分解的主要因素有温度、可燃物质量分数、化学反应的活化能等等。通过大量的实验研究表明。混煤中每一个煤种在燃烧过程中都有独立燃烧过程，多个煤种进行混合时，就会出现多个剧烈燃烧阶段混合，在混煤燃烧时也可以发现，每一个煤种都基本保存原来的燃烧过程而不会受其他煤种燃烧的影响。

混煤的燃烧特性并非混合煤种中的单一的煤种的燃烧特性的简单的叠加，而是介于参杂的煤种之间。在燃烧过程中，因为存在不同的化学反应过程，所以存在混煤燃烧最佳掺混比例。很多研究学者表明，混煤在燃烧时存在着一定的互相影响，这种影响和受到混合煤种的成分和比例的影响，而且这种燃烧特性在混合煤种燃烧末尾的时候比较明显。在燃烧前期，产生很多挥发气体和焦煤油，这时候混合煤种主要受到反应性能比较高的煤种影响；在混合煤的燃烧中后期，混合煤种的燃烧主要受到反应性能较低、高阶的煤种影响较大。

（二）混煤的可磨性

煤粉粒径的大小、分布对于混煤的燃烧特性和锅炉的燃烧效率就有很大的影响。目前很多的发电厂仍然是先将煤种混合好再把其放入磨煤系统进行研磨，这样可以减少设备的投资，降低生产成本。在这种情况下，就要考虑到在研磨过程中，是否会因为煤种的硬度的不同导致磨煤系统性能的变化。很多学者对于混合煤的可磨性研究发现，混煤的HGI会随着混合煤种中不同的比例而受到影响，可磨性不会因为混合煤种的HGI差异大而进行调和，原则上更倾向难以磨碎的煤种。很多研究表明，混煤的HGI没有办法用一般的方法预测，只能通过实验验证。当混合煤种的HGI变化比较小而且研磨难度都比较大时，混合煤的HGI此时可由各个煤种成分的比例求加权平均获得；反之，混合煤种的质地差异比较大的时候，这个方法显然就行不通了，此时混合煤种的HGI更接近于混合煤种中更容易磨碎的煤种，如图1所示。

图1 单煤和混煤的HGI

（三）混煤的燃尽性和结渣性

不同煤种的混合成份和比例不同，它们的燃尽性也有较大的差异。当煤体混合时，混合煤的燃尽性在易燃尽和不易燃尽的煤之中，在燃烧过程中受难燃尽煤种的影响较大。在燃烧过程中，煤种中存在易燃尽煤种的时候，易燃尽煤种会在燃烧过程中占用更多的可燃气体。这样就会对混合物整体的燃烧时间产生影响，不仅会加长整体的燃烧时间，也会让一部分难以燃尽的燃料更加难以燃尽。

灰分熔点是固体燃料中的灰分，达到一定温度以后，发生变形，软化和熔融时的温度，它与原料中灰分组成有关，它对于锅炉中产生炉渣有重要影响。我国许多发电厂将它作为评价混合媒体质量的重要标准。在锅炉实际使用中，混合煤可以解决单煤灰熔点低，不能满足锅炉结渣安全要求的情况。混煤的产生炉渣的性质和灰熔点不是单个煤的简单线性叠加。因此，研究混煤的产生炉渣特性和混合煤种的灰熔点具有重要意义。根据常规经验，在一些比较容易产生炉渣的煤中加入一些不容易产生炉渣的煤，可以降低混合煤体的产渣量。

二、燃料自动混煤技术的应用

目前我国大多数的发电厂都按照煤种设计了相应的锅炉，目的是为了提高锅炉的运行效率，提高整体的效益。但是现存的煤种种类较多，质量不一，发电厂不能按照每一种煤种设计一种锅炉。为了实现经济的绿色发展，减少发电厂的设备成本，实现发电厂的运行操作困难的问题，越来越多的发电厂都已经开始使用燃料混合技术，满足不同煤种掺杂的需求。

（一）自动混煤设备组成

随着混煤技术的不断发展，越来越多的发电厂开始使用混煤技术，这种技术不仅可以将不同特质、不同质量、不同种类的煤进行初步的筛选和破碎等过程，还可以按照电厂的预设比例进行混合，搭配出符合锅炉燃烧要求的煤料，从而提高锅炉的运行能力。但是，目前一些发电厂的混煤设备仍然是半自动化设备，需要人工辅助，工作效率有待提高。随着信息技术的不断发展，发电厂开始寻求更高效的运作方式，自动混煤设备开始出现，这些设备的功能在不断的完善，已经实现了筛选、破碎、混合、输运一体化，几乎不需要人工辅助。现有的自动混煤设备主要包括以下几个部分：拌煤斗、输料机、搅拌机、控制系统。在安装过程中，很多企业选择了自动化的半地下拌煤机，因为这样可以节约成本和减少设备占地面积。

（二）自动混煤技术的运行过程

自动混煤技术在启动后，电厂的技术人员需要先将不同品种的煤料分配给输料机，输料机在接收到控制系统传输的相关信号后，会直接对煤料进行定量称重，通过不同煤种的定量称重过程，最终确定所有混煤的初始混合比例，从而在混煤过程中确保混合比例准确。在煤料的运输过程中，设备的传动机构可以起到变频调速的作用。传动机构首先产生正比于输料机皮带的电流信号，该信号通过控制系统的相关运算，与实际运行的速度信号相比较，如果相差较大则传动机构会进行速度修正，不断的调节输料机皮带的运行速度，从而达到设定速度与实际运行速度相匹配，保证输料机的平稳运行，实现各种煤料按比例均匀给料的目的。在整体的控制系统中，安装有监督报警系统，在运煤过程中如果发现了皮带卡顿、煤料堵塞等情况，报警系统会及时的发出警告，提醒相关工作人员进行及时的修正，从而确保了锅炉的安全平稳运行。

总结：

近年来，越来越多的发电厂在混煤技术上有了较大的研究进展，很多企业已经开始了实际的运行试验。各种研究表明，自动混煤技术可以实现多种类煤的混合使用，减少发电厂的设备支出，满足锅炉燃料的需求，从而提升发电厂的整体的经济效益。通过研究混合煤种的燃烧特性可以进一步的了解混合煤的基本特质，为实现高效控制煤种混合、提高发电厂整体的运行效率具有重要的意义。

参考文献：

1. 范华挺.电厂配煤技术原则及煤质特性参数的计算[J].煤质技术,2006,(5):15~17.

2. 陈怀珍,陈文敏.动力配煤主要煤质指标的正确计算方法[J.洁净煤技, 1999,5(4):43~46.

3. 平传娟，周俊虎,程军,等．混煤热解反应动力学特性研究[J].中国电机工程学报,2007,27(17):6~10.

4. 平传娟。周俊虎，程军，等．混煤热解过程中的表面形态[J].化工学报,2007,58(7): 1798~1783.