220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及處理措施

高喜成 馮金洋 苗永生

摘要：通過(guò)分析和研究220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高的原因，總結(jié)了220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高對(duì)燃燒的經(jīng)濟(jì)性及220T燃煤鍋爐設(shè)備的安全健康運(yùn)行及鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行所產(chǎn)生的影響，針對(duì)存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)解決方案，使鍋爐飛灰含碳量高的問(wèn)題得到解決，延長(zhǎng)鍋爐的運(yùn)行周期，提高鍋爐經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐;飛灰含碳量;運(yùn)行周期;經(jīng)濟(jì)效益

1? 鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

220T燃煤鍋爐裝置近年來(lái)，在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)對(duì)鍋爐灰樣分析發(fā)現(xiàn)，飛灰中的含碳量偏高，最高可達(dá)8.36%，這直接影響到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為了降低飛灰含碳量，延長(zhǎng)鍋爐運(yùn)行周期，提高鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性，我們從燃燒的原理入手，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀況、鍋爐配風(fēng)狀況和燃煤情況進(jìn)行全面分析，找出影響飛灰含碳量的主要因素，制定相應(yīng)的方案，然后在運(yùn)行工作中進(jìn)行逐步驗(yàn)證。

1.1? 原煤品質(zhì)較差

燃煤的揮發(fā)分含量降低時(shí)，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達(dá)到著火所需的時(shí)間變長(zhǎng)，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對(duì)流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。煤的灰分在燃燒過(guò)程中不但不會(huì)發(fā)出熱量，而且還要吸收熱量?；曳趾吭酱螅l(fā)熱量越低，容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲，同時(shí)爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物升高。灰分含量增大，碳粒燃燒過(guò)程中被灰層包裹，碳粒表面燃燒速度降低，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，造成燃燒不良，飛灰含碳量升高。

1.2? 煤粉過(guò)粗

合理的煤粉細(xì)度是保證鍋爐飛灰含碳量在正常范圍主要因素之一，降低煤粉細(xì)度是降低飛灰可燃物的有效措施。目前220T燃煤鍋爐磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度已達(dá)不到設(shè)計(jì)要求200目75%通過(guò)率。煤粉過(guò)粗，單位質(zhì)量的煤粉表面積越小，加熱升溫、揮發(fā)分的析出著火及燃燒反應(yīng)速度越慢，因而著火越緩慢，煤粉燃燼所需時(shí)間越長(zhǎng)，飛灰可燃物含量越大，燃燒不完全;加之較粗的煤粉不能很好的與空氣攪拌混合，將導(dǎo)致著火不好，燃燒時(shí)間較長(zhǎng)，因此煤粉過(guò)粗是造成飛灰含碳量高的主要因素。

1.3? 鍋爐燃燒器和燃燒配風(fēng)方式發(fā)生變化

2014年因環(huán)保管控升級(jí)，220T燃煤鍋爐進(jìn)行了脫硝脫硝除塵系統(tǒng)改造，采用分級(jí)配風(fēng)低氮燃燒器。將燃料的燃燒過(guò)程分段進(jìn)行，在著火初期減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量，以降低燃料型NOx的生成。在燃燒的后期再補(bǔ)充足夠的氧量，使燃料再燃燒。改造后，由于改變了燃燒器及燃燒配風(fēng)方式，同時(shí)又缺乏操作經(jīng)驗(yàn)，使燃燒區(qū)火焰強(qiáng)度下降，造成煤粉不能完全燃盡，導(dǎo)致飛灰中的含碳量升高。

1.4? 磨煤機(jī)出口溫度較低

220T燃煤鍋爐磨煤機(jī)出口溫度運(yùn)行指標(biāo)是67～88℃，由于我車間室內(nèi)煤庫(kù)空間有限，大部分煤存放于庫(kù)外，雨水較多，煤質(zhì)變化頻繁，燃煤水分含量高，加之冷風(fēng)擋板關(guān)不到位，常處于半開(kāi)狀態(tài)。磨煤機(jī)出口溫度經(jīng)常在60-70℃之間擺動(dòng)，制粉系統(tǒng)負(fù)荷高于20t/h以上時(shí)，曾多次低于60℃運(yùn)行，風(fēng)粉混合物溫度降低必將導(dǎo)致煤粉著火推遲，煤粉燃燼程度差，導(dǎo)致飛灰含碳量上升。

1.5? 鍋爐負(fù)荷波動(dòng)頻繁，且低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較多

220T燃煤鍋爐為公司化工裝置生產(chǎn)提供不能壓力、溫度等級(jí)的蒸汽，鍋爐負(fù)荷要隨時(shí)根據(jù)化工生產(chǎn)裝置的用汽量進(jìn)行調(diào)整，負(fù)荷波動(dòng)較為頻繁。加之近年來(lái)，化工裝置的不斷升級(jí)淘汰，化工裝置用汽量明顯減少，220T燃煤鍋爐負(fù)荷常處于130t/h左右，遠(yuǎn)低于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷187t/h。

2? 處理措施

針對(duì)上述原因分析，特制定如下處理措施：

2.1? 提高原煤品質(zhì)

嚴(yán)格把控原煤質(zhì)量，借助配煤和成分分析等手段盡量使實(shí)際煤種的特性與設(shè)計(jì)煤種相符，根據(jù)原煤分析數(shù)據(jù)，及時(shí)反映上級(jí)部門(mén)，協(xié)調(diào)公司物采部。當(dāng)煤質(zhì)變好時(shí)，著火迅速，反應(yīng)速度快，易于燃燼。對(duì)于燃煤揮發(fā)分較高的原煤，飛灰含碳量可以很容易的控制在2%左右。要從源頭上加以控制，盡量使用設(shè)計(jì)煤種或與設(shè)計(jì)煤種接近的煤種，以確保燃燒穩(wěn)定。

2.2? 控制合適的煤粉細(xì)度

煤粉細(xì)度降低，單個(gè)顆粒燃燼所需時(shí)間減少，同時(shí)增加了煤粉和空氣的接觸面，加快了燃燒速度。所以通過(guò)合理的調(diào)節(jié)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式，盡可能維持理想的煤粉細(xì)度。

2.3? 優(yōu)化工藝操作

（1）開(kāi)車前，試驗(yàn)各風(fēng)門(mén)、擋板運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理，保證各風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)靈敏、準(zhǔn)確;

（2）開(kāi)車時(shí)，根據(jù)氣體專燒、煤氣混燒、煤粉專燒工況變化，及時(shí)調(diào)整ROFA、SOFA、噴燃器配風(fēng)，在保證煙氣NOX及氨逃逸達(dá)標(biāo)排放前提下，盡量將煤粉燃盡;

（3）運(yùn)行中，根據(jù)飛灰殘?zhí)糠治鰯?shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整鍋爐配風(fēng)，采取適當(dāng)關(guān)小ROFA、SOFA風(fēng)擋板，適當(dāng)開(kāi)大噴燃器下、中二次風(fēng)配風(fēng)，保證煤粉完全燃燒。

2.4? 提高磨煤機(jī)出口溫度

加強(qiáng)煤運(yùn)工段的操作管理，制定了相應(yīng)的上煤管理措施，根據(jù)對(duì)煤粉的含水量進(jìn)行分析，確定是上室內(nèi)煤還是室外煤，并對(duì)冷風(fēng)擋板執(zhí)行桿進(jìn)行改造，改造為可伸縮桿，可根據(jù)制粉系統(tǒng)負(fù)荷需要，實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)擋板的全開(kāi)全關(guān)操作?，F(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度明顯提高，可以有限的控制在75～88℃之間。

2.5? 合理分配鍋爐負(fù)荷，降低鍋爐負(fù)荷波動(dòng)頻率

通過(guò)對(duì)蒸汽用戶用汽量的統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)將我車間A、B、C三臺(tái)鍋爐，施行A、C爐運(yùn)行或B、C爐運(yùn)行模式，將220T燃煤鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定提升至160t/h左右，實(shí)現(xiàn)煤粉專燒運(yùn)行模式，A鍋爐（B鍋爐）實(shí)現(xiàn)煤氣混燒，根據(jù)干氣壓力、干氣量和用戶蒸汽用量，動(dòng)態(tài)調(diào)整鍋爐負(fù)荷，保證蒸汽母管壓力穩(wěn)定，滿足用戶需求。

3? 結(jié)論

通過(guò)以上原因分析和處理措施，220T燃煤鍋爐飛灰含碳量穩(wěn)步降至0.325%，噸汽耗煤由0.142t/t下降至0.133t/t，2020年220T燃煤鍋爐熱效率平均值達(dá)到了92.2%，2020年鍋爐用煤244823t，節(jié)約用煤約2203t，1噸煤價(jià)格為420元，可節(jié)約費(fèi)用92.5萬(wàn)元，取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)石油蘭州石化分公司《220T燃煤鍋爐裝置操作規(guī)程》Q/SY LS（CG）02-02-2017.

[2]榮鑾恩，袁振幅，劉志敏，等. 電站鍋爐原理[M]. 中國(guó)電力出版社，1997.