【摘 要】在燃煤電廠中，由于鍋爐的不完全燃燒，使鍋爐的飛灰可燃物含量增加，導(dǎo)致鍋爐效率降低，發(fā)電成本增加。本文通過(guò)深入研究本公司鍋爐飛灰可燃物含量的影響因素，提出了維持鍋爐穩(wěn)定燃燒、降低飛灰可燃物含量、提高鍋爐效率的有效措施，為鍋爐高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】大唐大壩；飛灰可燃物含量；影響因素；措施

0 引言

對(duì)于現(xiàn)代化火電廠的發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，不僅要保證生產(chǎn)運(yùn)行的安全性，還要著重考慮生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。電廠的經(jīng)濟(jì)性涉及汽機(jī)、鍋爐、電氣、熱工、化學(xué)和燃料等各專(zhuān)業(yè)，而鍋爐效率是其中非常重要的一個(gè)方面。有統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于現(xiàn)代火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐熱效率每提高1%，將使整套機(jī)組的熱效率提高0.3%～0.4%，標(biāo)準(zhǔn)煤耗可降低3～4g/kwh。從鍋爐效率考慮，機(jī)械不完全燃燒熱損失和排煙損失是其中兩個(gè)主要的熱損失，因此需要重點(diǎn)研究這兩項(xiàng)損失。但排煙損失的降低是有限制的。所以，降低機(jī)械不完全燃燒損失是節(jié)能降耗的突破口。而在此項(xiàng)損失中，飛灰可燃物含量占有主要位置。因此，深入研究影響飛灰可燃物含量變化的因素，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 飛灰可燃物含量影響因素分析

當(dāng)煤粉氣流在爐膛內(nèi)的燃燒和燃盡過(guò)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)為飛灰可燃物含量升高。影響飛灰可燃物含量的主要因素有：燃料性質(zhì)、煤粉細(xì)度、鍋爐負(fù)荷、過(guò)量空氣系數(shù)、配風(fēng)方式、爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)等。

1.1 燃料的性質(zhì)對(duì)飛灰可燃物含量的影響

經(jīng)典的燃燒理論認(rèn)為，煤粉燃燒過(guò)程是在揮發(fā)分燃燒完之后才開(kāi)始焦炭的燃燒。因此，燃料性質(zhì)中揮發(fā)分的含量對(duì)煤粉燃燒的影響最為重要。當(dāng)燃用揮發(fā)分較多的煤時(shí)，容易著火，燃燒也易于完全。這是因?yàn)椋簱]發(fā)分是氣體可燃物，其著火溫度較低，著火容易；揮發(fā)分多，相對(duì)來(lái)說(shuō)，煤中難燃的固定碳含量便少些，使煤易于燃燒。揮發(fā)分從煤粉顆粒內(nèi)部析出后使煤粉顆粒具有孔隙性，揮發(fā)分越多，煤粉顆粒的孔隙越多，與助燃空氣接觸面積越大，因而易于燃盡，燃燒損失較少。反之，在相同因素下，揮發(fā)分低的煤較難燃盡、燃燒損失較大。對(duì)于高揮發(fā)分燃煤，揮發(fā)分燃燒釋放出大量熱量，形成燃物含量較低；相反，對(duì)于低揮發(fā)分燃煤，則容易引起飛灰可燃物含量的升高。

1.2 煤粉細(xì)度對(duì)飛灰可燃物含量的影響

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)分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，飛灰可燃物含越低。另外，若煤粉很細(xì)，顆粒外面的焦炭燃燒后，不易形成較大擴(kuò)散阻力的灰殼。但煤粉過(guò)細(xì)，又會(huì)使得制粉電耗增加，因此，在鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)綜合考慮不完全燃燒損失和制粉單耗的要求，使之達(dá)到最小，即尋找煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰可燃物含量。另外，煤粉顆粒比較均勻時(shí)，飛灰可燃物含量也會(huì)相對(duì)減少。

1.3 鍋爐負(fù)荷對(duì)飛灰可燃物含量的影響

鍋爐運(yùn)行負(fù)荷降低時(shí)，燃料消耗量減少，水冷壁的吸熱量隨之也要減少，但相對(duì)每kg燃料而言，水冷壁的吸熱量反而有所增加，從而使得爐膛平均溫度降低，揮發(fā)分釋放速度變慢，此時(shí)一次風(fēng)量和總風(fēng)量往往也偏低，燃燒過(guò)程在極為不利的條件下進(jìn)行，影響煤粉的著火，造成飛灰可燃物含量上升；同樣的煤粉在高負(fù)荷時(shí)，供風(fēng)量增大，雖然煤粒在爐內(nèi)停留時(shí)間有所縮短，但會(huì)使?fàn)t膛的容積熱負(fù)荷增加，有更高的爐膛溫度水平，容易燃盡，有利于降低飛灰可燃物含量。

1.4 過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)飛灰可燃物含量的影響

過(guò)量空氣系數(shù)較小，則煤粉在貧氧條件下燃燒，煤粉的燃盡度相應(yīng)較小，造成爐膛出口處飛灰可燃物含量較大。隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加，逐漸達(dá)到煤粉完全燃燒所需要的氧量值，爐膛出口處的飛灰可燃物含量逐漸降低。從燃燒的角度看，爐膛過(guò)量空氣系數(shù)存在一個(gè)最佳值，隨著爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)的提高，爐膛中氧氣濃度增加，煤粉燃燒反應(yīng)速率增加，從而降低了飛灰可燃物含量。但當(dāng)爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大時(shí)，會(huì)使火焰燃燒溫度降低，煤粉氧化燃燒速度降低，從而影響煤粉的燃盡，使飛灰可燃物含量增加。

1.5 配風(fēng)方式對(duì)飛灰可燃物含量的影響

在保證一、二次風(fēng)良好匯合的條件下，只有合理分配一、二、三次風(fēng)的風(fēng)量，才能組織良好的燃燒過(guò)程。一次風(fēng)風(fēng)量越大，為達(dá)到煤粉氣流著火所需吸收的熱量越大，到著火所需的時(shí)間也越長(zhǎng)，同時(shí)煤粉濃度也會(huì)相對(duì)的降低，這對(duì)于燃燒都是不利的；一次風(fēng)量過(guò)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)展。一次風(fēng)速不能過(guò)大，若風(fēng)速過(guò)大，在其中的大顆粒可能因?yàn)閯?dòng)能過(guò)大而穿過(guò)燃燒區(qū)不能燃盡，造成飛灰可燃物含量增加；風(fēng)速太小會(huì)使氣流無(wú)剛性，造成偏轉(zhuǎn)，破壞爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)，并且其卷吸高溫?zé)煔獾哪芰ο陆?，這都會(huì)造成不完全燃燒。在一次風(fēng)煤粉氣流著火后送入二次風(fēng)，補(bǔ)充一次風(fēng)中煤粉燃燒所需的氧氣，使它與著火燃燒的煤粉氣流強(qiáng)烈混合，促使煤粉的燃燒和燃盡過(guò)程。二次風(fēng)如果在煤粉著火以前過(guò)早的混入一次風(fēng)對(duì)著火是不利的，尤其是對(duì)于揮發(fā)分低的難燃煤更是如此，因?yàn)檫@種過(guò)早的混和等于增加了一次風(fēng)率，使著火熱量增加，著火推遲，勢(shì)必增加機(jī)械不完全燃燒損失，飛灰可燃物含量上升。但如果二次風(fēng)過(guò)遲混入，又會(huì)使著火后的煤粉得不到燃燒所需氧氣的及時(shí)補(bǔ)充，這些都會(huì)使?fàn)t內(nèi)燃燒不完全，飛灰可燃物含量增加。

1.6 爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)對(duì)飛灰可燃物含量的影響

爐內(nèi)保證良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，不僅可以加強(qiáng)高溫?zé)煔饣亓?，?qiáng)化煤粉氣流的加熱，而且還可以使煤粉和空氣良好混合，保證煤粉的充分燃燒。這不僅對(duì)著火后的燃燒階段非常重要，而且對(duì)于燃盡階段也顯得十分重要。因?yàn)樵谌急M階段，可燃質(zhì)和氧氣的數(shù)量已減少，而且煤粉表面可能包裹有一層灰渣，通過(guò)加強(qiáng)混合擾動(dòng)，可增加煤粉和空氣的接觸機(jī)會(huì)，有利于煤粉的完全燃燒，降低飛灰可燃物含量。

1.7 熱風(fēng)溫度對(duì)飛灰可燃物含量的影響

熱風(fēng)溫度的高低直接關(guān)系到煤粉氣流的初溫和爐內(nèi)的燃燒工況。對(duì)于同一臺(tái)燃煤鍋爐，當(dāng)其它條件相同時(shí)，通過(guò)提高熱風(fēng)溫度可以提高煤粉氣流的初溫，使燃燒室壁面溫度增加，從而減少把煤粉氣流加熱到著火溫度所需的著火熱，有利于降低飛灰可燃物含量。

1.8 燃燒方式對(duì)飛灰可燃物含量的影響

燃燒器的投運(yùn)方式會(huì)影響煤粉在爐膛中的停留時(shí)間，從而影響其燃盡率。當(dāng)投運(yùn)下部燃燒器時(shí)，煤粉在爐膛中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，故燃燒較充分，飛灰可燃物含量就相應(yīng)減少。

1.9 燃燒工況對(duì)飛灰可燃物的影響

爐膛溫度和火焰中心的變化，改變了煤粉燃燒的外部條件，必然對(duì)飛灰可燃物產(chǎn)生影響。當(dāng)爐溫較低，火焰中心抬高時(shí)，煤粉燃盡程度差，飛灰可燃物將增加；當(dāng)爐溫較高，火焰中心適宜時(shí)，飛灰可燃物將降低。燃燒動(dòng)力工況對(duì)飛灰可燃物影響重大。噴燃器的投停方式，各層、角二次風(fēng)壓的配比，一次風(fēng)率的大小，三次風(fēng)的角度都將響爐內(nèi)的燃燒工況，飛灰可燃物隨之而變化。

2 降低飛灰可燃物含量的措施

從影響因素中可以看出，降低飛灰可燃物含量的關(guān)鍵就是需要煤粉在爐內(nèi)達(dá)到完全燃燒，也就是在保證爐內(nèi)不結(jié)渣的前提下，以得到最高的燃燒效率。根據(jù)飛灰含碳量的影響因素，可從以下幾個(gè)方面來(lái)組織良好的燃燒過(guò)程，降低飛灰可燃物含量。

2.1 保證燃用煤的煤質(zhì)

針對(duì)現(xiàn)在各廠鍋爐燃用混煤的情況，應(yīng)該按照合適的比例進(jìn)行配比。另外要根據(jù)所用煤種，選擇合適的煤粉細(xì)度。

2.2 提供最佳的過(guò)量空氣

應(yīng)綜合考慮排煙損失和機(jī)械不完全燃燒損失，使鍋爐在最佳過(guò)量空氣系數(shù)下進(jìn)行燃燒。供應(yīng)充足而又適量的空氣是保證燃料完全燃燒的必要條件，一般通過(guò)燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定。

2.3 盡量提高爐膛溫度

通過(guò)提高送風(fēng)溫度來(lái)提高爐膛溫度。選擇適當(dāng)高的爐溫，可使煤粉著火加快，燃燒過(guò)程進(jìn)行得也快，燃燒容易趨于完全燃燒，有利于降低飛灰可物含量，提高鍋爐效率。

2.4 保證具有足夠的停留時(shí)間

在一定爐溫下，一定細(xì)度的煤粉要有一定時(shí)間才能燃盡。適當(dāng)?shù)奶岣咄Ａ魰r(shí)間的措施有：投運(yùn)下層燃燒器，選擇合適的過(guò)量空氣系數(shù)。

2.5 保證爐內(nèi)良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)

選擇合適的一二次風(fēng)率、風(fēng)速，使得爐內(nèi)形成良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，使得煤粉和空氣良好混合，燃燒充分。

2.6 保證三次風(fēng)的帶粉量在設(shè)計(jì)范圍，并且選擇合適的三次風(fēng)率和風(fēng)速

2.7 強(qiáng)化空氣和煤粉的良好擾動(dòng)和混合

要做到完全燃燒，在保證足夠高的爐溫和合適空氣量的前提下，還必須使煤粉和空氣能充分?jǐn)_動(dòng)、混合，及時(shí)將空氣輸送到煤粉燃燒表面上去，這要求燃燒器結(jié)構(gòu)特性及其一、二次風(fēng)必須良好配合以及具備良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)。

2.8 燃燒工況的調(diào)整

增加鍋爐負(fù)荷時(shí)應(yīng)遵循先增加風(fēng)量后增加粉量的調(diào)整原則，防止?fàn)t內(nèi)短時(shí)缺氧燃燒。在正常負(fù)荷下，調(diào)整汽壓時(shí)應(yīng)均勻地增減各給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速和粉量，避免切投部分給粉機(jī)進(jìn)行調(diào)整。風(fēng)粉配比適當(dāng)，保持較低的一次風(fēng)速和一次風(fēng)量，使煤粉進(jìn)入爐膛后能迅速著火，火焰穩(wěn)定且充滿(mǎn)程度好，不偏斜。制粉系統(tǒng)開(kāi)停時(shí)操作要平緩，風(fēng)源倒換時(shí)尤其應(yīng)注意避免大幅度波動(dòng)，減少對(duì)燃燒工況的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)飛灰可燃物含量影響因素的分析，找到了造成飛灰可燃物含量升高的原因。由于其中很多影響因素都是相互耦合的，所以以后在實(shí)際的運(yùn)行操作中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況全面考慮影響因素，以達(dá)到鍋爐的高效運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王靜]