趙占裕,王 睿,張繼超（.華能大慶熱電有限公司,黑龍江 大慶6000；.吉林電力股份有限公司四平第一熱電公司,吉林 四平600；.東北電力大學(xué),吉林 吉林000）

鍋爐飛灰含碳量偏高原因及解決方案淺析

趙占裕1,王 睿2,張繼超3
（1.華能大慶熱電有限公司,黑龍江 大慶163000；2.吉林電力股份有限公司四平第一熱電公司,吉林 四平136001；3.東北電力大學(xué),吉林 吉林132000）

摘 要：飛灰含碳量為影響鍋爐效率的重要因素之一。本文針對(duì)我廠鍋爐飛灰含碳量偏高的實(shí)際情況，分別從入爐煤的著火、燃燒以及燃燼實(shí)際過程的多方面進(jìn)行分析，查找影響飛灰含碳量高的因素主要有：煤粉細(xì)度、一次風(fēng)速、配風(fēng)方式、磨煤機(jī)運(yùn)行方式、負(fù)荷及煤種變化等，并針對(duì)以上影響因素，提出合理應(yīng)對(duì)方案。

關(guān)鍵詞：鍋爐；飛灰含碳量；原因分析；燃燒過程

0 引言

考慮鍋爐效率，機(jī)械不完全燃燒損失以及排煙損失是當(dāng)中兩個(gè)主要的熱損失,所以需要重點(diǎn)研究這兩項(xiàng)損失。但是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，飛灰含碳量占有主要位置。因此，深入研究影響飛灰含碳量變化的因素，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1　 鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

1.1 煤粉燃燒過程

煤粉的燃燒過程大致可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：即加熱干燥、揮發(fā)分析出著火、燃燒、燃燼，而著火和燃燼在該過程中起著重要的作用。確?？焖俣椒€(wěn)的著火，使得燃燒和燃盡得以快速實(shí)現(xiàn)，是保證完全燃燒的前提。在煤粉的著火過程中，煤粉被包圍在一次風(fēng)中，可得到充足的氧氣，因氣流溫度過低的煤粉，需快速升溫，進(jìn)而達(dá)到煤粉著火所需溫度，并隨燃燒過程的持續(xù)進(jìn)行而不斷升溫[1]。

1.2 影響飛灰含碳量的主要因素

1.2.1 煤種影響

一般而言，飛灰含碳量隨煤種干燥基揮發(fā)分含量增加而減少，但揮發(fā)分高、含灰量低的煙煤也會(huì)導(dǎo)致飛灰含碳量高的情況，具體會(huì)因?yàn)閯×业囊淮纹扑楹投纹扑閷?dǎo)致了細(xì)的焦炭顆粒被大量的產(chǎn)生。在實(shí)際工況中，燃燒形成的很多的飛灰顆粒的含碳量與劣質(zhì)的煤有很大的關(guān)系。我們把干燥無灰基揮發(fā)分同發(fā)熱量飛灰含碳量升高量進(jìn)行比例處理[2]，就可以獲得一個(gè)數(shù)值。本數(shù)值可以作為衡量煤質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。通過這個(gè)數(shù)值的分析就能夠考究出飛灰含碳量和煤質(zhì)之間的關(guān)系[2]。

1.2.2 煤粉細(xì)度

煤粉細(xì)度在飛灰含碳量的影響因素中占據(jù)重要位置。煤粉細(xì)度與單位質(zhì)量的煤粉表面積的大小成正比，與氧的接觸面積成正比，與揮發(fā)分的析出、著火及燃燒反應(yīng)速度成正比。因此，煤粉的精細(xì)度，直接影響了著火速度，進(jìn)而影響著煤粉燃盡所用時(shí)間的長短。所用時(shí)間越短，煤粉燃盡率越高，從而降低了飛灰含碳量[3]。

1.2.3 一次風(fēng)速的影響

一次風(fēng)速不高的時(shí)候，就經(jīng)常造成一次風(fēng)管的嚴(yán)重堵塞，當(dāng)情況特別嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞燃燒器。然而如果一次風(fēng)速較高時(shí)，還可能會(huì)導(dǎo)致煤粉氣流的延遲著火，從而大大減短燃燒過程；過大的煤顆粒，可獲取較大的動(dòng)能，從而由煤粉氣流飛入到煤粉周圍的缺氧區(qū)，使得煤粉的燃盡過程受到影響[4]。

1.2.4 過量空氣系數(shù)

當(dāng)過量空氣系數(shù)很小時(shí)，煤粉燃燒處于缺氧的情況下，使得煤粉的燃盡度降低。而爐膛出口處的飛灰含碳量將會(huì)升高。當(dāng)過量空氣系數(shù)達(dá)到一定值后，送風(fēng)量的增大將不會(huì)再對(duì)過量空氣系數(shù)起到影響，如圖2所示。但在過量空氣系數(shù)增加的過程中，排煙損失也隨之在增大。因此，對(duì)鍋爐來講，需得到一個(gè)過量空氣系數(shù)的最佳值[5]。

1.2.5 機(jī)組運(yùn)行工況的影響

鍋爐在低負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，總煤量不斷降低，爐膛溫度也隨之下降，進(jìn)而受熱面的吸熱量也不斷降低，從而導(dǎo)致飛灰含碳量的不斷上升。相反的，在煤質(zhì)不變且高負(fù)荷的情況下，總風(fēng)量不斷上升，爐膛溫度也隨之上升。雖然，煤粉在爐膛中的時(shí)間比較短，但其燃燒程度卻很高，從而有效降低的飛灰含碳量。因此，要對(duì)機(jī)組負(fù)荷對(duì)飛灰含碳的影響進(jìn)行全面分析與研究。

2　 降低鍋爐飛灰含碳量的方法

針對(duì)上述飛灰含碳量的影響因素的研究，可采取一下方式對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)：

2.1 降低風(fēng)煤比

火電廠一般通過燃燒試驗(yàn)確定最優(yōu)風(fēng)煤比，該值一般在2.0左右。而在運(yùn)行中維持在最優(yōu)比附近。但是，運(yùn)行中，情況比較復(fù)雜，一次風(fēng)粉速率受風(fēng)管和噴嘴的影響，一次風(fēng)粉加速管會(huì)推遲著火點(diǎn)位置。調(diào)整燃燒的深度，使得風(fēng)煤比降低。造成一次風(fēng)速降低，有可能增加了一次風(fēng)管堵粉。為避免此類情況，在減少風(fēng)煤比時(shí)，限制一次風(fēng)速量減少，不低于50t/h。

2.2 控制合適的煤粉細(xì)度

如果我們送入的煤粉細(xì)度明顯降低的時(shí)候，那么需要燃燒顆粒的時(shí)間也會(huì)下降。但煤粉的燃燒接觸面將隨之增大，從而大大提高了燃燒速度。因此，需選取合理的制粉系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法，使煤粉細(xì)度達(dá)到最佳情況。

2.3 燃燼階段供給充足的氧氣

在常規(guī)鍋爐工況的過程中，對(duì)氧量監(jiān)視與調(diào)整十分必要，以確保提供的氧量足夠使用。如果需要提供的負(fù)荷變大，就可以人工的手動(dòng)進(jìn)行控制風(fēng)量，提高風(fēng)量，這樣就能提供負(fù)荷增加情況下的輸出量。先加入煤、后加入風(fēng)的缺氧燃燒的不足。

2.4 優(yōu)化磨煤機(jī)運(yùn)行方式

我們可以利用下層磨來保證整個(gè)的出力運(yùn)行，然后可以在低負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候利用上層磨。這樣就能充分利用煤機(jī)增加下層磨的使用情況，進(jìn)一步的達(dá)到煤粉細(xì)度能夠獲得最好情況。然而，該運(yùn)行方式并不適合應(yīng)用到相對(duì)較難磨的煤中。當(dāng)總風(fēng)量保持不變時(shí)，對(duì)燃盡風(fēng)的降低，等同于對(duì)燃燒區(qū)域的送風(fēng)的提高，進(jìn)而使的燃燒現(xiàn)象提前，使得火焰中心得以降低，從而將燃燒速度增加。

2.5 改善燃煤質(zhì)量

通常，電站選用燃用混煤，這就需要在配比過程中參考適當(dāng)?shù)谋壤?，使得燃煤盡量接近設(shè)計(jì)煤種。在分析和判別燃煤的燃燒特性的過程中，可采取通用準(zhǔn)則Fz法，通過Fz，對(duì)煤粉氣流著火與穩(wěn)燃的難易情況進(jìn)行直接判別。另外，需要根據(jù)所選取的煤種,選定最佳的煤粉細(xì)度。

3　 結(jié)束語

經(jīng)上述分析，本文分析研究了碳量的主要控制原因，其中包括，即煤質(zhì)的情況變化、煤粉顆粒的大小和燃燒程度的調(diào)節(jié)。若要對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行降低，進(jìn)而對(duì)鍋爐效率進(jìn)行提高，從而使得生產(chǎn)成本下降,這就需要首先逐個(gè)解決空氣預(yù)熱器漏風(fēng)及積灰、鍋爐輔機(jī)故障高等影響風(fēng)粉合理配置、爐熱負(fù)荷燃燒狀況的問題。其次，對(duì)整體運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，合理配風(fēng)，從而使得爐膛內(nèi)得以充分燃燒，以實(shí)現(xiàn)降低飛灰含碳量、節(jié)約能源的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鞏漢強(qiáng),劉兆俊.1025t/h鍋爐飛灰可燃物含量高的原因分析及改進(jìn)[J].華電技術(shù),2010,32(03):4-6.

[3]周新剛,劉志超等.燃煤電廠鍋爐飛灰含碳量影響因素分析及對(duì)策[J].節(jié)能,2005(09):45-47.

[4]尚志強(qiáng),常晨.通過燃燒器改造降低鍋爐飛灰含碳量[J].華北電力技術(shù),2008(01):35-37.

[5]Backreedy,Prediction of unburned carbon and NOX in a tangentially fired power station using single coals and blends[J].Fuel,2005.84(17):219-2203.

作者簡介：趙占裕(1971-)，男，黑龍江大慶人，本科，工程師，研究方向：電廠化學(xué)環(huán)保方面的工作。