660MW鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及運(yùn)行調(diào)整策略

摘 要：鍋爐飛灰含碳量高是影響鍋爐熱效率的兩大主要原因之一，降低飛灰含碳量成為鍋爐節(jié)能降耗的主要工作。本文針對(duì)某電廠#1、#2鍋爐飛灰含碳量自投產(chǎn)以來(lái)一直處于偏高狀態(tài)的實(shí)際情況，分別從煤粉細(xì)度、燃煤品質(zhì)、配風(fēng)方式、一次風(fēng)率、磨煤機(jī)運(yùn)行方式、磨出口溫度等方面進(jìn)行分析。并針對(duì)影響鍋爐飛灰含碳量的因素，提出合理應(yīng)對(duì)方案，制定相應(yīng)措施對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行調(diào)整，降低飛灰含碳量。

關(guān)鍵詞：鍋爐；飛灰含碳量；分析；調(diào)整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.165

1 概述

某電廠一期工程裝設(shè)2×660MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界變壓運(yùn)行直流爐，型號(hào)為：SG-2141/25.4-M972，型式為：?jiǎn)螤t膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、雙層等離子無(wú)油點(diǎn)火、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)∏型鍋爐。制粉系統(tǒng)配置6臺(tái)中速輥式磨煤機(jī)。據(jù)現(xiàn)代火力發(fā)電機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐飛灰含碳量每上升1%，標(biāo)準(zhǔn)煤耗約增加1.0～1.3g/kwh。從鍋爐效率方面考慮，機(jī)械不完全燃燒熱損失和排煙損失是影響鍋爐效率的兩個(gè)主要方面。而公司所采用的固態(tài)排渣方式，其中隨煙氣排出的飛灰量占總灰量的90%左右，而煙氣飛灰中含碳量的超標(biāo)，既增加燃料消耗量 ，也對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行造成很大的威脅，容易發(fā)生鍋爐結(jié)焦和尾部煙道二次燃燒，同時(shí)降低了設(shè)備的使用壽命，降低電除塵器的效率，造成環(huán)境污染。這些都使得鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性受到影響。因此，把鍋爐飛灰含炭量控制在合理的范圍內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行具有重要的意義。

2 影響鍋爐飛灰含碳量的原因分析

煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒基本分為加熱干燥、揮發(fā)份析出著火、燃燒、燃燼四個(gè)階段。要使煤粉燃燒完全，首先要保證迅速而穩(wěn)定的著火。如果著火過遲，就會(huì)推遲整個(gè)燃燒過程，致使煤粉來(lái)不及燒完就離開爐膛。當(dāng)煤粉氣流在爐膛內(nèi)的燃燒和燃盡過程不充分時(shí)，勢(shì)必造成機(jī)械未完全燃燒熱損失增大，表現(xiàn)為飛灰含碳量升高。影響飛灰含碳量變化的因素主要如下：

（1）煤粉細(xì)度。煤粉細(xì)度越大，其燃盡性能較小粒徑顆粒越差，勢(shì)必造成煤粉燃盡時(shí)間延長(zhǎng)，不完全燃燒損失增大，飛灰含碳量升高，從而降低鍋爐效率。煤粉越細(xì)，單位質(zhì)量的煤粉表面積越大，加熱升溫、揮發(fā)份的析出著火及燃燒反應(yīng)速度越快，因而著火越迅速，燃燒所需時(shí)間越短，燃燒越充分，飛灰含碳量越低。但是粉顆粒過細(xì)將會(huì)增加制粉系統(tǒng)的耗電量和加大磨煤機(jī)的磨損量。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)尋找煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰含碳量。

（2）燃煤品質(zhì)。我公司設(shè)計(jì)主燃料為神華東勝礦區(qū)及土默特右旗境內(nèi)煤礦混煤。但由于燃煤價(jià)格影響，燃燒實(shí)際煤種與設(shè)計(jì)煤種不符，煤質(zhì)變化頻繁。燃煤中的揮發(fā)分、水分、灰分和發(fā)熱量等對(duì)燃燒有很大影響。揮發(fā)份低時(shí)，煤粉需要的著火溫度高，著火熱增大，造成著火點(diǎn)后移，火焰中心上移，尾部排煙溫度隨之升高，飛灰含碳量也會(huì)增大。水分偏大時(shí)，燃燒時(shí)放出的有效熱量相對(duì)減少，則會(huì)降低爐內(nèi)燃燒溫度，并增加著火熱，導(dǎo)致燃燒穩(wěn)定性變差，煤粉的燃燼程度降低，，造成飛灰含碳量的升高?；曳萜邥r(shí)，灰份不僅不發(fā)熱還要吸收熱量，致使碳粒表面燃燒速度降低，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p緩，著火推遲，飛灰含碳量升高。

（3）一、二次風(fēng)的配合。因?yàn)槎物L(fēng)的溫度大大低于火焰溫度，假如二次風(fēng)過早的混入一次風(fēng)，會(huì)使煤粉需要的著火熱增加，使著火推后，造成機(jī)械不完全燃燒損失增加，飛灰含碳量升高。如果二次風(fēng)混入太遲，則會(huì)使?fàn)t內(nèi)氧量過少，從而出現(xiàn)缺氧燃燒現(xiàn)象，導(dǎo)致飛灰含碳量增大。

（4）一次風(fēng)率。一次風(fēng)率越大，直接導(dǎo)致煤粉氣流的著火點(diǎn)偏遠(yuǎn)，著火推遲，燃燒過程縮短。既不利于穩(wěn)燃，又影響了燃燼。同時(shí)風(fēng)速過大，煤粉中的大顆?？赡芤?yàn)閯?dòng)能過大而穿過燃燒區(qū)不能燃盡，造成飛灰含碳量增加。一次風(fēng)量過小，不但減少著火燃燒初期的氧氣，使得反應(yīng)速度減慢，阻礙著火的繼續(xù)擴(kuò)展，而且可能造成一次風(fēng)干燥出力不夠，使得煤粉中水分相對(duì)較大，揮發(fā)份析出減弱，推遲煤粉著火，而使得飛灰含碳量增大。

（5）磨煤機(jī)運(yùn)行方式的改變。合理的磨煤機(jī)運(yùn)行方式直接影響到爐膛溫度，火焰集中程度及火焰中心位置。上層磨煤機(jī)運(yùn)行較多時(shí)，會(huì)使火焰中心點(diǎn)上移，縮短煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間，部分燃料未充分燃燒便排出爐膛，造成飛灰若機(jī)組投運(yùn)上排磨組較多時(shí)，必然使得火焰中心上移，煤粉在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間縮短，部分燃料未燃燼便隨煙氣離開爐膛，導(dǎo)致飛灰含碳量增加。反之，下層磨煤機(jī)運(yùn)行多時(shí)，飛灰含碳量就會(huì)相應(yīng)減少。

（6）磨煤機(jī)出口溫度。我公司由于煤質(zhì)變化頻繁，磨煤機(jī)出口溫度經(jīng)常在65-75℃之間擺動(dòng)，有時(shí)甚至低至60℃。磨煤機(jī)出口溫度的高低直接關(guān)系到爐內(nèi)燃燒工況。對(duì)于同一臺(tái)燃煤鍋爐，當(dāng)其它工況相同時(shí)，通過提高煤粉氣流的初溫，減少把煤粉氣流加熱到著火溫度所需的著火熱，有利于降低飛灰含碳量。反之，如果出口溫度較低，會(huì)增加煤粉燃燒的著火熱，同時(shí)也會(huì)降低爐膛的溫度，影響煤粉的著火和燃盡，使得飛灰含碳量增加。

3 降低鍋爐飛灰含碳量的運(yùn)行操作措施

針對(duì)我廠實(shí)際情況，制定了如下措施：

（1）通過調(diào)整磨入口一次風(fēng)壓、加載壓力以及動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，任何情況下必須保證煤粉細(xì)度接近設(shè)計(jì)值R90=22%±3%。

（2）脫銷入口煙溫高于295℃時(shí)，燃燒器擺角適當(dāng)降低，原則上不得低于40%開度。

（3）爐膛負(fù)壓應(yīng)及時(shí)調(diào)整，設(shè)定值可設(shè)定為-70pa，負(fù)荷變化較大時(shí)，可適當(dāng)增大設(shè)定值，負(fù)荷平穩(wěn)時(shí)將設(shè)定值改回-70pa。

（4）鍋爐氧量設(shè)定值應(yīng)隨負(fù)荷變化及時(shí)調(diào)整，控制氧量曲線為：

（5）爐膛差壓按照（△P）的函數(shù)關(guān)系：

注：自動(dòng)跟蹤差時(shí)，解除自動(dòng)控制，手動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛差壓至正常；必須保證負(fù)荷與爐膛差壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（6）適當(dāng)提高磨煤機(jī)出口溫度，控制在65～71℃之間（不得大于75℃）。

（7）升負(fù)荷時(shí)，所有磨煤機(jī)出力>85%（60噸）時(shí)，啟動(dòng)備用磨煤機(jī)；減負(fù)荷時(shí)，所有磨煤機(jī)出力<70%（50噸）時(shí)，停運(yùn)一臺(tái)磨煤機(jī)。

（8）爐底漏風(fēng)主要控制干渣溫度，要求控制80℃以下，干渣溫度低于80℃時(shí)，及時(shí)關(guān)閉漏風(fēng)控制調(diào)門。

（9）值班員及以上崗位人員應(yīng)了解入廠煤質(zhì)變化和煤場(chǎng)存煤情況，熟知入爐煤種和入爐煤質(zhì)報(bào)表，按照煤質(zhì)控制煤粉細(xì)度。

（10）配合、執(zhí)行好煤粉取樣和化驗(yàn)的定期工作，確保煤粉細(xì)度R90=22%±3%，當(dāng)煤粉細(xì)度超標(biāo)時(shí)，及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)風(fēng)量，加載壓力及分離器轉(zhuǎn)速。

（11）注意對(duì)爐膛漏風(fēng)和尾部煙道漏風(fēng)的檢查，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，及時(shí)聯(lián)系檢修處理，錄入缺陷管理系統(tǒng)，做好記錄；爐本體各觀察孔、看火孔、檢修孔應(yīng)關(guān)閉嚴(yán)密。

（12）在汽車來(lái)煤無(wú)灰干燥基揮發(fā)份小于35%且摻燒量大于等于兩個(gè)倉(cāng)時(shí)，采取以下燃燒調(diào)整的應(yīng)對(duì)措施：

①控制磨煤機(jī)總一次風(fēng)量在80～120t/h之間。②適當(dāng)提高摻燒汽車煤（無(wú)灰干燥基揮發(fā)份小于35%）的磨煤機(jī)出口溫度，控制在65～71℃之間（不得大于75℃）。③根據(jù)負(fù)荷情況，及時(shí)停運(yùn)上層磨煤機(jī)。④采取降低上層磨出力、降低爐膛負(fù)壓等方法降低火焰中心。⑤將燃燒器二次風(fēng)擋板解除自動(dòng)，控制爐膛差壓在△P曲線內(nèi)。⑥適當(dāng)提高鍋爐氧量，在氧量控制曲線的基礎(chǔ)上提高0.3%。⑦分離器轉(zhuǎn)速任何時(shí)候不得低于30Hz（約90轉(zhuǎn)/分）。

（13）飛灰含碳量指標(biāo)競(jìng)賽以手側(cè)試驗(yàn)報(bào)告為主進(jìn)行月底統(tǒng)計(jì)（直到在線表計(jì)校驗(yàn)完成后）。

4 調(diào)整后的效果

4.1 調(diào)整前

4.2 調(diào)整后

由圖表可以看出，經(jīng)過調(diào)整后的飛灰含碳量得到了明顯改善。

5 結(jié)論

通過對(duì)飛灰含碳量高的原因進(jìn)行分析并針對(duì)性的調(diào)整，降低了鍋爐飛灰含碳量。同時(shí)增強(qiáng)了人員節(jié)能降耗意識(shí)，提升了運(yùn)行人員控制飛灰含碳量的技術(shù)水平，降低了煤耗，節(jié)約成本，為公司帶來(lái)了可觀的收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[2]孫學(xué)信.燃煤鍋爐燃燒試驗(yàn)技術(shù)與方法[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[3]范從振.鍋爐原理[M].中國(guó)電力出版社，1995.

[4]華電內(nèi)蒙古能源有限公司土默特發(fā)電分公司.集控運(yùn)行規(guī)程[S].2017.

[5] 謝克昌.煤的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性[M].科學(xué)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：李延林（1985-），男，河北邯鄲人，本科，助理工程師，從事電廠集控運(yùn)行。