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摘要：由于能源日趋紧张，造成煤炭价格不断上涨。用热成本不断攀升。很多供热单位处于亏损运行状态，供热企业生存面临严重挑战，逼迫供热单位不得不考虑从多方面措施，降低供热成本！从而获得更大的生存空间。本文从煤的特性，煤的分类、煤和链条炉炉拱适应性，阐述了链条炉燃用劣质烟煤的方法及注意事项，保证了链条炉燃烧劣质烟煤的高燃效效率，做到节能降耗，实现绿色发展！

关键词：烟煤;劣质烟煤;链条炉排锅炉;炉拱改造;运行调节;考核管理

引言：

能源是制约当今社会发展的重要影响因素，全世界都在围绕着能源竞争展开了各种各样的斗争！能源危机越来越严重！我国的能源也是一样，供应日趋紧张！我国石油进口达到了80%，煤炭的进口也是与日剧增！煤炭价格飞涨，用热成本居高不下，严重制约了供热企业的生存和发展，因此如何降低供热成本，是供热企业和生产单位不断追求的目标，本课题从以下几个方面说明链条炉排锅炉燃用劣质烟煤如何做到有高的燃烧效率，提高能源的利用率！达到节能、环保、绿色、高效的利用劣质烟煤目的。

一、煤的主要特性

1、发热量：是指每公斤收到基燃料完全燃烧时所放出的热量，单位为KJ/Kg。煤的发热量又分为定压高位发热量（Qar.grc.p）和定压低位发热量（Qar.net.p），其差别在于后者扣除了水分和氢燃烧产物水分的汽化潜热，鉴于锅炉所排放的烟气中水蒸汽未能凝结放出其汽化潜热，故实际均采用定压低位发热量，来作为锅炉热力计算的依据。人们常说的煤的发热量也是指的定压低位发热量。

由于各种煤的发热量差异很大，为了便于比较  ，不同锅炉燃用不同煤种的效益，规定  Qar.net.p =29270Kj/Kg（7000kcal/kg）的煤为标准煤，任何锅炉的煤耗量B均可折算为标准煤的煤耗量Bn即：Bn=B Qar.net.p /29270（t/h）。

2、挥发份：挥发分是煤燃烧时难易程度的重要性指标，由于挥发分的燃点低，易于着燃烧，故干燥无灰基挥发分含量的高低是衡量煤是否好烧的依据。一般在地下储存年代越久的煤其挥发分（Vdaf）越少，因此挥发分（Vdaf）的含量可以作为煤烧烧难易区分的标志。相对来说，煤的挥发分含量高，容易着火，好烧;反之，煤的挥发分含量低，不容易着燃烧，难烧！

3、灰熔点：煤的灰熔融特性是指煤灰由固态转化为液态时的三个特征温度来表示的，这三个温度以标准灰锥在一定的条件下加热，由实验测定的，由标准灰锥变形温DT、软化ST和液化FT。 ST代表煤的灰熔点。各种煤的灰熔点，大约在1100-1600℃。实践表明：当煤的灰熔点ST>1350℃时，锅炉内结渣的可能性不大。否则锅炉的炉膛出口温度必须控制在灰熔点ST以下150℃，以免烟道内的受热面结焦、结渣;对于小型锅炉，炉膛出口后面布置了大量的对流管热面，为了防止对流管热面结渣，大都控制炉膛出口温度在900℃左右，比较安全。

二、煤的分类

煤的干燥无灰基挥发分Vdaf含量是反映煤燃烧难易程度的重要指标，故我们用它对煤来进行分类。

1、无烟煤：无烟煤是在地下埋藏年代较久远的煤，碳化程度较深，单质碳含量高，煤的热值高，但是其挥发分含量对较低，挥发分含量低（Vdaf<10%），热值在21000-25000kJ/kg。由于挥发分含 量低，所以点燃，燃烧特性差。为了保证及时着火和稳燃烧，在锅炉设计时，需要采取一定的特殊措施，对于低灰熔的无烟煤还要同时解决着火稳定性和结渣之间的矛盾。无烟煤的着火温度较高，燃烧时火焰较短，燃尽也比较困难，锅炉运行时要及时调整煤层厚度和拔火。

2、贫煤：挥发分含量在Vdaf大约在10-20%，比无烟煤的挥发分高，其着火、燃烧、燃尽特性，优于无烟煤，但仍然属于燃烧特性比较差的煤种。

3、烟煤，是居于碳化程度中等的煤，其挥发分含量Vdaf大约在20-40%，挥发分含量相对较高，水分和灰分相对较少，发热量较高。烟煤燃点低，易于着火燃尽，但某些含灰量较高的煤则燃烧特性比较差。对于挥发分Vdaf>25%的烟煤在储存时要防止其自燃，对制粉系统充应考虑防爆措施，同时燃劣质煤时还要考虑受热面的积灰、结渣和磨损的问题。

4、褐煤：外观看上去呈褐色（有的呈黑色），碳化程度相对较低，按发分含量较高Vdaf>40%，有利于着火，但其灰分和水分含量较高，发热量较低，一般小于16750kJ/kg。含水分较高的褐煤，则燃烧性较差，而且灰熔点也较低.褐煤的化学反应性能较强，在空气中存放易风化成碎块，容易发生自燃。

三、工业锅炉设计用代表性煤种、烟煤（摘录）

四、设计煤煤燃烧产物以及空气的容积m3/kg（烟煤）

五、烧I类烟煤和II类烟的对比（选用霍山II类烟与吉林通化I类）

1、热值：I类吉林通化的烟煤15.531MJ/kg，霍山的II类烟煤20.90 MJ/kg，

二者热值相差：20.9—15.53=5.37 MJ/kg。

2、理论空气量V°

吉林通化  I类烟煤  V°1=3.857m3/kg

霍山II 类烟煤V°2=5.808m3/kg

二者相差V°=V°2—V°1=1.951 m3/kg

3、理论排烟量V°g

吉林通化  I类烟煤  V°g1=4.205m3/kg

霍山II 类烟煤V°g2=6.203m3/kg

二者相差Vg=V°g2—V°g1=6.203—4.205=1.998 m3/kg

4、假设锅炉同等蒸发量，同等热效率的情况下。

多烧的煤为：

改用新烧I类烟煤  需要的V°=V°1×（1+35%）=3.857×1.35=5.207 m3/kg

改用新烧I类烟煤 产生的Vg=V°g1×（1+35%）=4.205×1.35=5.677 m3/kg

对比一下：烧I类烟煤要比烧II 类烟煤大约需要多烧35%的煤，同时鼓风机的风压要满足要求。

六、炉拱必须根据燃料的种类进行针对性的改造

1、对于链条炉排，要保证煤层均匀，降低炉排漏煤和飞灰的磨损，取得良好的燃烧效果，对燃烧的粒度应有一定的要求，其最大煤块不应超过40mm，小于6mm的不超这50%，小于3mm的不要超过30%，具体的要求按链条炉排锅炉用煤技术条件GB/T1834-2001的标准要求。

2、要有一个合适的炉膛结构，炉膛的炉拱和二次风起着组织炉内燃料产物的动力场和温度场，也是燃烧组织的主要措施。

3、为了减少气体和固体不安全燃烧损失，促使燃料及时着火，防止局部结渣、结焦，在链条炉的炉膛中可布置介质为空气 蒸汽的二次风，在不破坏炉排面上燃烧的前提下，二次风喷嘴的位置应尽可能的低。喷嘴前、后墙布置时，风口应错开，以避免相互干扰。炉膛中、前后拱组成喉口时，二次风应布置在喉口处，喷嘴的只数及间距，应使二次风扰动区尽量充满整个炉膛的横截面。

推荐二次风的风量在5%--10%（总风量）之内，煤未多的，挥发分多的取大值，否则取小值。

二次风喷嘴的尺寸，出口风速取决于希望的二次风的射程，风嘴的当量直径（de=4F/U）一般为40-60mm。

出口风速一般为40—70m/s

4、炉樘结构

三张图：

1、炉排有效长度l mm，为前拱进口端水平段起点，至挡渣器与炉排接触处的垂直平面为止，如不放挡渣器，则为前拱进口端的水平起点，到炉排后轮垂直中心线的距离。

2、前拱进口端水平段距炉排面的度度h。 约比煤层厚度高50-80mm。

3、对多灰，灰熔点低的煤，h3取大值。对挥发分Vdaf，低 的 煤，h3取小值。

4、对小分高的褐煤，A2取大值，A1及A2取小值。

5、对于难着火的煤，A2取大值

6、L值大者，h1、h2取大值

7、后拱烟气出口端流出的烟气的速度和方向，对前拱区域的流体动力场有显著的影响，后拱烟气出口的烟速大致控制4.5—6.5m/s，对不易着火的烟煤取大值。

七、运作调节

1、煤层厚度

为了运应负荷的变化，煤层的厚度也应随之改变。调节煤层的厚度要注意煤的特性。对于灰分大、水分多、颗粒大，灰分焙点高的煤，在一般情况下煤层需要调厚;相反，煤层需要调薄些。因为灰分大，水分多的煤，进煤量要多，才能运应锅炉负荷的增加;而颗粒小的煤，煤层空隙小，阻力大，空气不易透过，采用薄煤层有利于通风;粉煤多及灰分熔低的煤也采用薄煤层。链条炉燃料层厚度一般在100-160mm左右，对于粘结的性强的煤，煤层厚度可以调到60-120mm;非粘结性的煤，其厚度可以调整到80-140mm;无烟煤和贫煤可调整到100-160mm。无烟煤着火温度高达700-800度左右，且难于着火燃烧，因此炉进速度也相应地减慢，为了运应负荷的变化，只有适当地调整煤层的厚度;然而无烟煤受热后它要产生自裂，在一般情况下由大块的煤变成细粒的煤，增加了通风的阻力，从而限制了煤层的厚度。司炉人员在调节煤层的厚度时，一定要做到因炉，因煤制宜， 分析权衡利弊，然后确定煤层的厚度。煤层厚度适当，且燃烧正常，新煤离开煤闸板后100-150mm就应该开始着火燃烧，在距离挡渣板（俗称老鹰铁）前300-400mm处燃尽。

当锅炉负荷变化时，给煤相应地变化，但在一定范围内或一般情况下不宜采用调节煤层厚度的办法。因为煤层厚度的变化，对调节负荷不能立即见效，只有当新调节的煤层移动到炉排中间（即燃烧中心区域）时，才开始对负荷有影响。因此，对于少量负荷的调节，一般则通过加快炉排速度增加给煤量;如果负荷变化较大，而且锅炉将在新负荷下长期稳定运行时，则应考虑调整煤层厚度，使其给煤量与热负荷相适应。

2、炉排速度

链条炉排可调速度的范围一般在2-25m/h，随着锅炉负荷的变化炉排速度必须与负荷变化相适应。在调整炉排速度时，要注意煤的特性。挥发分少的煤，不容易着火，如果炉速度过快，容易出现断头，因此炉排速度应慢些。挥发分多的煤，容易着火，如果炉排速度过慢，会烧坏煤闸板，这时需要调整炉排速度。炉排速度应经燃烧试验确定，正常的炉排速度，应该保持整个炉排上部有燃烧的火床，而在接近挡渣板处（老鹰铁处）没有正在燃烧的焦炭。

3、对风压和风量的调节

根据链条炉排燃烧过程的分区域和分阶段进行燃烧的特点，在炉排下部设置了风室，一般的锅炉设置5-10个，大多数7个;风室多有利于调节风量，但风室的结构复杂。链条炉有采用一侧送风的，但当炉排较宽时，也有采用两侧送风的。

链条炉 运行时，风压的大小应根据煤层的厚度而定。煤层厚、颗粒又小的煤（即粉煤较多），要求风压高一些;否则就会影响燃烧。当煤层调薄时，风压应相应地调低，否则煤层上的粉煤会被扬起，随着烟气一起逸出炉外，增加了飞灰不完全燃烧热损失。另外，由于炉排上的粉煤被扬起，会使炉排上出现局部火口（即炉排上煤层局部穿孔）。当炉排上燃烧层出现“火口”时，在“火口”的周围，燃料炽热地燃烧，而炉排其它部分则通风不足，缺乏空气，燃烧不旺。使整处炉排上燃烧不均匀，燃烧层表面呈暗灰色，从而增加了机械不完全燃烧和化学不完全燃烧热损失，同时也会影响锅炉的出力 。正常运行时，炉排下面各风室的小风门开度应根据燃烧情况及时调整。例如：在炉排前后两部，新煤刚进入燃烧和焦炭接近燃尽， 不要过多的空气，因此这两个风室的风门一般只开一点;如果风室串风，有时甚至不开。在炉排的中部，即燃烧中心区，焦炭迅速燃烧，需要大量的空气，在炉排中部的小风门要全开。在调整各风室小风门的开度时，调整的幅度不宜过大，否则会影响燃烧的不均匀。在调节燃烧时，要维持炉排上火床的长度;在正常燃烧时，火床的长度  炉膛有效长度的四分之三以上， 在满负荷下运行分五段送风的锅炉，一般第一风室的风压为10-20  H2omm;第二、第四风室的风压为40-60  H2omm;第三风室的风为60-80 H2omm;

从以上几个方面互相影响的因素，对煤层的厚度，炉排的速度、风压的调节，不仅决定锅炉负荷的变化，还决定于煤的质量，上述三者的配合是：煤层厚，高风压，跑慢车;煤层薄，低风压、跑快车;中等厚度的煤层，取中等的风压和中等的炉排速度。

锅炉运行时，负荷的变化是指负荷的增加或减少，当负荷增加时，若燃烧调节不当，蒸气锅炉的汽压就下降，负荷减少时，燃烧不减弱，汽压则上升，它的调节顺序如下：

（1）需要增加负荷时，先增加引风，再增大送风，然后增加炉排速度 。在实际的运行中，往往是先调节风量，再调节煤量。因为改变风量可以很快地稳定汽压，所以大多司炉人员习惯于先调风。这样做的另一个原因是链条炉排的转速慢，增加进煤量后，需要一段时间，才能初见效果，但调风后一定要很快调节给煤量，不然，随着风量的增加，炉排上的燃料燃烧速度加快，可燃物越来越少，在火床上将出现不均匀现象， 这样汽压虽然在短时间顶上去，但很快又会降下来，而且风量越大，炉膛温度下降的越快，汽压下降的更快。

（2）需要减少负荷时，先降低炉排转速，然后减少风量。先减送风再减引风。上述调节的步骤不是一成不变的，能否做到灵活运用，决定于司炉工的操作经验和技术练程度。链条炉运行较稳定，炉膛内负压可控制在1—3 H2omm ，为了控制锅炉炉膛内正压喷火伤人，炉膛内的负压还可以再造当地提高一些达到4 H2omm。炉膛负压不要过大，过大会使炉膛内漏入过多的外界空气，增加了排烟损失，致使锅炉效率下降，耗费燃煤。

（3）采用风煤比自动寻优燃烧调节技术，控制烟气中O2的含量，以自动调节鼓风机的风门开度和燃料调速匹配，节约燃料和空气的消耗量，提高锅炉效律，从而降低燃煤的耗量。也可以通过测量烟气中CO的会量，采用计算技术控制寻优技术来做的调节“风煤比”，降低煤耗量。

八、加强动态考核，实现目标考核管理

应该建立锅炉的运行经济评价系统，把经济考核运行方案，落实到每个班组。对每个班组供暖任务实现情况，煤耗、电耗、水耗及备件附料耗损都记录在案，综合检测评价考核，设置计算机考核界面，对于费用进行动态考核管理，制定好奖惩规定，落实目标考核责任制，一旦有指标超过一定预定值就会发出报告，并及时分析和采取措施。

九、做好劣质煤燃烧的方法

1、燃料煤的科学掺烧

根据配煤计划公式，把燃煤的热值配到19.09MJ/kg ，避免煤质波动较大，为锅炉经济运行打下基础。

2、燃煤适当地掺水

煤太干，含水量太低，对燃烧不制。对于煤含水量，控制在10%左右，最好控制在8.7%，煤参水可以减少煤的燃烧堆积比重，使炉排上的煤层空隙相对较大，利于通风，也可以产生一部分可燃气体，改善燃烧条件，提高煤的燃烧尽程度。

3、低质煤燃烧调整

当燃用低质煤时，煤耗量需要增加，若加块炉排速度，由于燃煤着火困难，后部就要 “跑火”，所以应采取适当地加厚煤层，降低炉排速度，保持火床平整，使燃料在火床上能得到充分的燃烧，以维持火床上单位面积加热负荷。

4、合理控制火床的充满度

火床加充满度即煤层以着火线到燃尽区的长度占整个炉排有长度的比例，对于链条炉火床充满度一般要达到2/3以上;最好控制在五分之四左右。

5、适时投入二次风

炉排配风技术和二次风强化燃烧技术以及二者的配匹技术是减少灰渣碳含量和飞灰含碳量的必要手段，锅炉一次风采用变频控制技术，二次风靠挡风板调节鼓入炉内，二次风采最好采用热风为宜。

6、增加分层给煤装置，

加装分层给煤装置后，炉排上煤层表面是细煤未，粗煤在炉排煤层的下部，便于通风，上层的细煤未，干煤粉， 参水后可以粘结在一起，减少了被风吹起，携带出炉，同时夜减轻了受热面积灰、磨损、堵灰的现象，因此在煤加水就显得更加重要。

结束语：

链条炉燃烧劣质煤，要烧得好，效率高，节能降耗，必须采用综合措施，多管齐下，才能达到目的，总结起来有以下几点。

1、炉膛结构，炉膛容积大小，炉排面积，必须和燃烧的煤质匹配;

2、炉膛配风技术必须与煤种匹配，严格控制过量空气系数，是过量空气系数达到最佳，降低机械不完全燃烧和化学不完全燃烧损失和排烟损失。

3、适当地采用二次风技术，使二次风与一次风完善地配合，减少锅炉飞灰损失和化学不完全燃烧损失。

4、燃料掺水技术，分层燃烧技术，计算机自动寻优，配风技术，均可以实现节能降耗的目的。

5、炉拱匹配技术更加精细化，合适的炉拱结构与煤质相匹配也是非常关键的技术。

6、提高司炉操作人员技术水平，认真细致的运行调整，直接关系到锅炉运行系统节能效果的实现。

7、进行锅炉房运行精细化管理和考核，也是节料降耗必不可少的手断。

8、尽可以采用新的余热回收技术，尽量降低排烟温度，回收余热，也是节能降耗的手段之一。

9、炉渣余热回收利用的技术及可能性也是实现节能的另一种思路！

参考文献：

[1] 工业锅炉设计计算方法编委会 编  工业锅炉设计计算方法  北京：中国标准出版社，2005.

[2] 黄家瑶 . 强化无烟煤链条炉排锅炉燃烧室的拱形  工业锅炉  2004.（2） 13-17.26

[3] 张元忠等 . 试论链条炉排配风问题  动力工程  1988.（5） 52-59.

[4] 史培甫等 . 工业锅炉节能减排应用技术 -2  化学工业出版社 2016.3