工业煤粉锅炉技术应用中应关注问题

马旭峰

摘要：煤粉工业锅炉是指以煤粉燃烧技术为核心的工业锅炉，虽然中国在积极扩展清洁能源的利用，但是煤粉工业锅炉还是目前最为重要的供暖设备。煤粉工业锅炉在实际运行中容易造成大量能源浪费并且对环境造成污染，所以需要进一步提升其运行的稳定性以及能源的利用率。文章主要采取针对性的措施对煤粉工业锅炉实施节能增效的技术改造，重点加强煤粉储供系统、燃烧系统、热力系统的改造升级，以期在一定程度上提升能源利用的效率，达到节能增效的目的。

关键词：煤粉工业锅炉；节能增效；问题分析

1、煤粉工业锅炉运行问题分析

1.1给粉系统存在的问题

从实际运行情况来看，存在煤粉下料不均的问题，这就会造成炉膛出口压力不够稳定。虽然给料螺旋内部设置了机械密封的方式，但是因为煤粉的粒径相对较小并且容易受到卸料冲击的影响，所以密封效果相对有限，煤粉容易渗入到轴承内部，影响其正常运行。另外，螺旋也存在卡死的问题，一旦此种情况发生只能停止锅炉运行，无法确保其连续稳定供汽。

1.2水位调节存在的问题

该锅炉汽包是按照水位反馈情况通过调节变频器频率来进行水位调节的，在水位较低的情况下需要将频率上升到最大值，在水位较高的情况下需要将频率下降到最小值，流量存在较大的波动，并且水位稳定性相对较差。

1.3锅炉部分装置存在的问题

燃烧器煤粉管发生变形、弯曲以及开裂等问题，同时预燃室的上封头容易发生变形以及鼓包开裂的问题，另外点火油枪的油嘴在实际应用过程中常常会发生脱落的问题。

1.4锅炉的受热面结构设置不够合理

在尾部缺少足够多的受热面，会造成排烟温度相对较高，从而引发热量的损失。另外，排渣系统不够合理而造成排渣不够顺畅，除此之外，除渣机的刮板位置不够准确，无法进行有效的除渣。

1.5给水流量表存在的问题

该锅炉的给水流量表只可以显示瞬时流量，无法反映出累积量，很难以此来判定汽水平衡和水耗的情况。一旦锅炉的受热面出现泄漏问题就缺少判定参照，给水量供应不足，很难实施精细化管理。

2、工业煤粉锅炉技术应用优化措施

2.1优化煤粉供料技术

煤粉供料技术是煤粉工业锅炉是否稳定运行的核心因素，其主要作用为连续稳定地将煤粉送入锅炉。相比电站锅炉，煤粉工业锅炉容量小且供料器数量远小于电站锅炉，因此对单个供料器的供料精度提出了更高的要求。煤粉工业锅炉的供料方式分为两类:被动式供料和主动式供料。其中被动式供料主要有螺旋(齿轮)供料器和锁气阀供料器2种形式，主动式供料主要指高精度圆盘供料器。其中螺旋(齿轮)供料器价格低廉，但有密闭性和抗干扰能力差以及混合器易积料的问题，设备可靠性差，存在发生卸料冲击引起锅炉爆燃事故风险。相比螺旋供料器，锁气阀供料器的抗干扰能力和稳定性均有显著提高且价格适中，是目前煤粉工业锅炉最常用的供料方式。相比螺旋供料器和锁气阀供料器，高精度圆盘供料器属于主动供料范畴，该技术供料精度很高，且适用于煤粉、生物质等多种复杂燃料的供料，但存在设备体积大和运行成本高的问题，并未在煤粉工业锅炉领域得到大面积推广，仍处于工业性试验阶段。随着客户对煤粉工业锅炉燃料多样性、运行稳定性要求越来越高，高精度圆盘供料器也是煤粉工业锅炉领域供料发展方向之一。目前开发的多款锁气阀供料器和圆盘供料器可满足不同燃料、不同用户的需求。

2.2优化煤粉的安全性

在工业煤粉锅炉技术应用过程中，传统的煤炭块体材料需要经过一道额外的加工程序，将煤炭块体研磨成粉末材料。虽然煤粉在进入燃烧室后能够获得更好的燃烧性能和燃烧效率，但是在煤粉研磨后的干燥过程、储存过程以及车辆运输过程中，煤粉材料的比表面积远大于煤块材料，这也给煤粉的运输和贮存安全带来了隐患。由于煤粉材料比表面积的增大，使得每份材料同空气中的氧气接触面积也获得较大的提升，在贮存以及车辆运输过程中，摩擦作用下容易使煤粉材料同空气中的氧气共同作用，并促使煤粉热分解产生可燃气体，如果未能及时发现并采取相应的措施，那么可燃气体与空气混合后极容易出现燃烧状况。如果这种局部地区煤粉的燃烧现象出现在煤粉干燥、煤粉储存以及煤粉车辆运输环节的话，那么煤粉燃烧被及时发现和处理的可能性将十分低，而这种局部地区的燃烧会不断沿着煤粉的空间分布进行进一步扩散，随着局部煤粉燃烧过程的进行，煤炭材料的热值不断被释放到空气之中，并不断以热辐射、热传递以及热对流等方式传递到附近的煤粉以及空气中悬着的煤粉之中，从而使更多的煤粉材料受热分解以及发生燃烧现象。这种不断燃烧区域扩散的现象如果不能被及时发现和采取措施，那么火势将会由局部区域迅速扩展至整个煤粉储存和运输空间之内，情况严重的还会引发爆炸。当一定空间范围之内的煤粉状态处在30mg/m³时，这时煤粉有可能爆炸；如果不能对煤粉的浓度不断提升采取及时措施，当煤粉浓度达到1500mg/m

³以上时，则可能会发生强爆炸。因此，工业煤粉锅炉在应用中，应当尤为关注煤粉材料的研磨、储存以及运输过程，将所有可能发生煤粉自燃、煤粉燃烧爆炸的因素进行逐一的排查，使煤粉锅炉技术在应用中以更为安全和更为可靠的运行方式服务于各类工业生产之中。

2.3优化煤粉燃烧烟尘

空气污染煤粉锅炉由于在燃烧过程中会产生大量的粉尘和飞灰，所以其工作环境和周边环境有着较大的空气质量污染危险。一方面，煤粉颗粒自身的粒度在70~80μm，其一般通过率为95%以上，所以一般煤粉的平均粒度为50μm左右，然而煤粉在锅炉中燃烧后会形成大量的烟尘和飞灰，当煤粉自身的灰度较高时，容易对空气质量造成极大的危害，一般情况之下，当灰度大于20%，则工业煤粉锅炉排气口处的粉尘质量浓度可以高达20000mg/m³左右。因此，在工业煤粉锅炉技术应用过程中，虽然一般的工业煤粉锅炉燃烧室的排气口处都依据相应的规范进行了除尘器的设置，但是仍然应当格外注意煤粉燃料在燃烧过程中对空气造成的污染作用。虽然一般的工业煤粉锅炉使用过程中都进行了除尘设备的应用，除尘设备一般条件之下可以去除99%以上的粉尘，但是除尘器一直处于高负荷运转状态之下，一旦出现除尘器临时性或者突发性的失效则粉尘排放浓度会瞬间升高，造成严重的空气质量污染问题。另一方面，工业煤粉锅炉燃烧过程中除了在排气口处产生大量的燃烧粉尘之外，即使在除尘设备正常运行的状态之下锅炉房之内的空气质量也难以控制，锅炉房内充斥着大量的PM10和PM15，这对于长期在锅炉房内进行仪器操作和设备检查人员的身体健康也是较为严重的损伤，因此在关注工业煤粉锅炉运行过程中对空气质量污染的问题时，除了要对煤粉燃烧过程中对外排放的大量粉尘、飞灰进行关注，还要对其随着燃烧过程不断出现的PM10、PM15给予必要的关注。

结束语

综上所述，虽然工业煤粉锅炉技术的应用在火力发电领域以及其他工业生产领域有着良好的能源动力供应性能，但是与此同时煤粉锅炉在使用和推广过程中所存在的问题也是十分显著的。本文针对当前工业煤粉锅炉燃烧过程中问题进行了分析，以促进其更好的应用。

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