#1爐飛灰含碳量大的原因分析及控制措施

宋立濤

摘要：隨著電力行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，燃煤發(fā)電廠的運(yùn)行壓力也在逐漸增大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，就鍋爐運(yùn)行而言，機(jī)械不完全燃燒損失越來(lái)越被重視。運(yùn)行中鍋爐飛灰含碳的控制顯得尤為重要，它直接影響鍋爐效率及機(jī)組的整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。文章對(duì)鍋爐飛灰含碳量增大的原因及其控制措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：飛灰含碳量；火力發(fā)電；電站鍋爐；火電行業(yè)；環(huán)保節(jié)能 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2017）04-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.067

火力發(fā)電是我國(guó)主要的發(fā)電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機(jī)設(shè)備之一，伴隨著我國(guó)火電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。近年來(lái)，環(huán)保節(jié)能成為中國(guó)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向，火電行業(yè)在“上大壓小”的政策導(dǎo)向下積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，關(guān)閉大批能效低、污染重的小火電機(jī)組，在很大程度上加快了國(guó)內(nèi)火電設(shè)備的更新?lián)Q代。中國(guó)的電站鍋爐產(chǎn)業(yè)，它既不是“朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，也不是“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，而是與人類共存的永恒產(chǎn)業(yè)。伴隨我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，近年來(lái)工業(yè)鍋爐制造業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其突出成效是：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)日益規(guī)范，技術(shù)水平逐步提高，產(chǎn)品品種不斷增加，經(jīng)濟(jì)規(guī)模顯著擴(kuò)大。下面就造成鍋爐飛灰含碳量升高的原因以及解決措施兩個(gè)問(wèn)題分別進(jìn)行論述。

1 飛灰含碳量增大的原因分析

1.1 氧量影響

機(jī)組負(fù)荷變化，送風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)不能及時(shí)跟蹤燃煤量變化，加之運(yùn)行調(diào)整不及時(shí)，鍋爐配風(fēng)不合理，會(huì)導(dǎo)致鍋爐缺氧燃燒，火焰中心上移，風(fēng)粉不能較好地混合，致使燃料不能及時(shí)燃盡，增大鍋爐飛灰含碳。另外，爐膛風(fēng)箱配風(fēng)不能與機(jī)組負(fù)荷相匹配，低負(fù)荷時(shí)風(fēng)量過(guò)大，風(fēng)壓過(guò)高，變相降低爐膛溫度，減少煤粉在爐膛內(nèi)停留時(shí)間，也會(huì)增大飛灰含碳量。

1.2 煤質(zhì)的影響

煤種灰分較高，當(dāng)所燃燒的煤種的灰分大時(shí)，煤中的灰不能燃燒發(fā)熱，反而吸收煤表面的熱量，煤表面溫度降低，揮發(fā)分析出的時(shí)間延長(zhǎng)，使煤的著火熱提高，在爐膛內(nèi)的著火推遲，同時(shí)，因?yàn)轱L(fēng)箱二次風(fēng)門開(kāi)度底層二次風(fēng)開(kāi)度92%，上層風(fēng)箱開(kāi)度85%，二次風(fēng)箱開(kāi)度較大，煙氣卷吸能力變?nèi)?，煤粉燃燒時(shí)間縮短，導(dǎo)致飛灰含碳量增大。

1.3 磨煤機(jī)出口溫度

磨煤機(jī)出口溫度高，煤粉在燃燒器噴口處表面初溫高，揮發(fā)分析出的時(shí)間短，使煤的著火熱降低，在爐膛內(nèi)的著火提前，燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，飛灰含碳量會(huì)相對(duì)降低，可以排除磨煤機(jī)出口溫度影響的飛灰含碳量大。磨煤機(jī)冷一次風(fēng)門開(kāi)度過(guò)大，導(dǎo)致磨煤機(jī)出口溫度偏低，不利于燃燒。

1.4 煤粉細(xì)度

煤粉細(xì)度的大小對(duì)煤粉表面積有很大的影響，煤粉越細(xì)，表面積越大，吸熱多、著火快，爐內(nèi)燃燒時(shí)間長(zhǎng)，飛灰就低；反之，煤粉細(xì)度大，不完全燃燒加強(qiáng)，飛灰就大，但在負(fù)荷變動(dòng)過(guò)程中，送風(fēng)量及容量風(fēng)門會(huì)大幅變動(dòng)，易造成飛灰含碳量大。

1.5 一次風(fēng)壓的影響

一次風(fēng)壓過(guò)高，進(jìn)入磨煤機(jī)后，磨煤機(jī)出口粉管的風(fēng)速就越大，風(fēng)量也就越大，煤粉射流就越遠(yuǎn)，著火熱越大，在爐內(nèi)停留的時(shí)間也就越短，飛灰就增大，另外，一次風(fēng)壓太大，對(duì)周圍爐內(nèi)二次風(fēng)的混合及火焰的擾動(dòng)越大，對(duì)爐煙氣流速及火焰的分布產(chǎn)生影響，部分煤粉燃燒不完全，飛灰增大。

負(fù)荷變動(dòng)大，容量風(fēng)門及送風(fēng)量波動(dòng)大，同時(shí)煤質(zhì)灰分大，二次風(fēng)箱開(kāi)度過(guò)大，也是造成飛灰含碳量增大的原因，左側(cè)氧量相對(duì)右側(cè)較小，左側(cè)飛灰含碳量大，同時(shí)和燃盡風(fēng)的開(kāi)度及調(diào)整有一定關(guān)系。

1.6 過(guò)剩空氣系數(shù)的影響

鍋爐過(guò)?？諝庀禂?shù)過(guò)大，將使?fàn)t膛溫度降低，對(duì)著火和燃燒都不利，而且會(huì)增加鍋爐排煙熱損失。鍋爐過(guò)剩空氣系數(shù)過(guò)小，會(huì)使鍋爐缺氧燃燒，增加飛灰含碳量。

低氮燃燒技術(shù)主要是維持鍋爐低氧燃燒，抑制NOX的排放，勢(shì)必會(huì)造成煤粉燃燒不完全，爐膛出口飛灰含碳量增大。綜合分析，從保證NOX的排放和飛灰含碳量低角度出發(fā)，爐膛過(guò)?？諝庀禂?shù)存在一個(gè)最佳區(qū)間，確保鍋爐排放指標(biāo)合格和熱損失最小以及確保鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。目前，我公司#2爐參數(shù)調(diào)整主要控制SCR區(qū)出口氧量維持在2.5%～3.2%之間，SCR區(qū)入口NOX低于450mg/Nm3，出口低于150mg/Nm3，控制飛灰含碳量不超過(guò)2%。另外還要保證各項(xiàng)散熱損失之和（q2+q3+q4）為最小，使鍋爐在最佳過(guò)?？諝庀禂?shù)下運(yùn)行。

1.7 暖風(fēng)器投運(yùn)不及時(shí)或溫度控制不得當(dāng)

暖風(fēng)器投運(yùn)不及時(shí)或溫度控制不得當(dāng)，導(dǎo)致送風(fēng)溫度偏低，不利于燃燒。

1.8 磨組運(yùn)行方式不合理

磨組運(yùn)行方式不合理會(huì)造成上層磨組出力過(guò)大。

1.9 DCS無(wú)飛灰含碳測(cè)點(diǎn)

DCS無(wú)飛灰含碳測(cè)點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視、實(shí)時(shí)調(diào)整，不利于飛灰含碳量的控制。

2 飛灰含碳量大的控制措施

第一，機(jī)組運(yùn)行中根據(jù)負(fù)荷變化，及時(shí)調(diào)整二次風(fēng)箱風(fēng)門開(kāi)度，合理進(jìn)行配風(fēng)，保證煤粉燃燒的充足氧量，同時(shí)控制火焰中心位置，避免火焰中心過(guò)度上移，從而減少燃料在鍋爐中停留的時(shí)間。同時(shí)，通過(guò)運(yùn)行調(diào)整，避免鍋爐出現(xiàn)偏燒現(xiàn)象，保證風(fēng)粉良好的混合。

第二，合理進(jìn)行配煤摻燒，關(guān)注煤質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)加強(qiáng)與燃料運(yùn)行溝通，根據(jù)煤種、煤質(zhì)變化，及時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整，最大限度降低因煤質(zhì)變化造成的飛灰含碳量增加。

第三，運(yùn)行中合理控制磨煤機(jī)出口溫度，及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)門開(kāi)度，控制磨煤機(jī)出力，保證煤粉燃燒的初溫度。

第四，合理控制分離器轉(zhuǎn)速，保證磨組出粉系統(tǒng)，煤粉細(xì)度的大小對(duì)煤粉表面積有大的影響，煤粉越細(xì)，表面積越大，吸熱多、著火快，爐內(nèi)燃燒時(shí)間長(zhǎng)，飛灰就低；反之，煤粉細(xì)度大，不完全燃燒加強(qiáng)，飛灰就大。同時(shí)監(jiān)視鋼球磨煤機(jī)出力情況，及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)鋼球量，保證磨煤機(jī)出力。

第五，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，合理調(diào)整一次風(fēng)壓，低負(fù)荷時(shí)及時(shí)降低一次風(fēng)壓，一次風(fēng)壓過(guò)高，進(jìn)入磨煤機(jī)后，磨煤機(jī)出口粉管的風(fēng)速就越大，風(fēng)量也就越大，煤粉射流就越遠(yuǎn)，著火熱越大，在爐內(nèi)停留時(shí)間也就越短，飛灰就增大，另外，一次風(fēng)壓太大，對(duì)周圍爐內(nèi)二次風(fēng)的混合及火焰的擾動(dòng)越大，對(duì)爐煙氣流速及火焰的分布產(chǎn)生影響，部分煤粉燃燒不完全，飛灰增大。

第六，及時(shí)投運(yùn)暖風(fēng)器，并及時(shí)調(diào)整暖風(fēng)器供汽量，尤其是冬季，盡量提高入爐一、二次風(fēng)初溫度。

第七，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，合理調(diào)整各磨組運(yùn)行方式，盡量減少上層磨組出力，避免火焰中心過(guò)度上移，減少煤粉不完全燃燒。

第八，保證飛灰含碳量檢測(cè)裝置可靠運(yùn)行，保證運(yùn)行人員得到可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以更好地指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整。

第九，增設(shè)可調(diào)衛(wèi)燃帶。衛(wèi)燃帶也就是燃燒帶，指燃燒器標(biāo)高附近敷設(shè)在水冷壁管四周的一層耐火材料?？烧{(diào)衛(wèi)燃帶就是衛(wèi)燃帶可以改變面積大小。當(dāng)燃用揮發(fā)分低的煤粉時(shí)，衛(wèi)燃帶可以降低被覆蓋水冷壁的吸熱量，提高燃燒區(qū)域的溫度，增強(qiáng)燃燒的穩(wěn)定性。當(dāng)燃用揮發(fā)分較高的煤粉時(shí)，通過(guò)減少衛(wèi)燃帶面積來(lái)調(diào)節(jié)。

第十，燃用低揮發(fā)分煤種，可以適當(dāng)提高磨煤機(jī)的出口溫度，根據(jù)干燥無(wú)灰基揮發(fā)分在26%～35%之間控制磨煤機(jī)出口溫度（80℃～100℃）。

此外，要及時(shí)調(diào)控磨煤機(jī)入口的風(fēng)量和風(fēng)速，保證磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度穩(wěn)定可控。還要注意燃燒器噴口穩(wěn)燃齒的磨損情況，如果穩(wěn)燃齒磨損程度較為嚴(yán)重，就會(huì)減少出口回流效果，影響機(jī)組的正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致燃燒不完全的問(wèn)題，所以一定要對(duì)燃燒器噴口穩(wěn)燃齒進(jìn)行定期檢查，保證機(jī)組正常工作。

3 結(jié)語(yǔ)

電力作為社會(huì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展受到廣大人民群眾的關(guān)注，因此要注重電力行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題，火力發(fā)電作為目前電力行業(yè)的主要發(fā)電方式之一，具有不可取代的地位，但是中國(guó)火力發(fā)電的發(fā)展時(shí)間有限，存在著很多不完善的地方，再加上火力發(fā)電的方式本身存在的問(wèn)題（如資源選擇、資源消耗、對(duì)環(huán)境影響等），也就會(huì)給其發(fā)展帶來(lái)一定程度上的影響或制約。電站鍋爐作為火力發(fā)電的主要設(shè)備之一，其重要程度不言而喻。本文就鍋爐飛灰含碳量升高的分析和調(diào)整這一論點(diǎn)進(jìn)行論述，主要從造成鍋爐飛灰含碳量高的原因以及對(duì)應(yīng)的解決措施兩個(gè)方面進(jìn)行論述，其中包括了入爐煤種原因及其調(diào)整措施、制粉系統(tǒng)組合運(yùn)行方式的原因及其調(diào)整措施、制粉系統(tǒng)運(yùn)行的原因及其調(diào)整措施，希望對(duì)行業(yè)的發(fā)展有所助益。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：小 燕）