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1、 浅析影响锅炉飞灰含碳量的因素摘 要 飞灰含碳量一直为影响锅炉效率的重要因素之一。本文针对我公司 2 号锅炉飞灰含碳量偏高的实际情况，分别从煤质、煤粉细度、一次风速、磨煤机出口温度、配风方式、磨煤机运行方式、负荷等方面进行分析。并针对影响 2 号锅炉飞灰含碳量的因素，提出合理应对方案，通过相关改造及运行调整，降低飞灰含碳量。关键词 锅炉 飞灰含碳量 影响 因素华能宁夏大坝发电有限责任公司现有四台单机容量为 320mw 火电单元机组，锅炉均为北京巴布科克威尔科克斯有限公司生产，亚临界参数一次中间再热单汽包自然循环水管式煤粉炉。制粉系统采用冷一次风正压直吹式，配备五台 zgm95 型平盘中速磨煤机
2、。20 个 drb 型双调风旋流燃烧器，分布于矩型燃烧室的前、后墙（前墙三排、后墙二排） ，对冲燃烧。据现代火力发电机组相关数据统计，锅炉飞灰含碳量每上升 1%，标准煤耗约增加1.01.3g/kwh。从锅炉效率方面考虑，机械不完全燃烧热损失和排烟损失是影响锅炉效率的两个主要方面。而公司所采用的固态排渣方式，其中随烟气排出的飞灰量占总灰量的 90%左右，而烟气飞灰中含碳量的超标,既增加燃料消耗量 ,也对锅炉的安全运行造成很大的威胁，容易发生锅炉结焦和尾部烟道二次燃烧，同时降低了设备的使用寿命，降低电除尘器的效率，造成环境污染。这 些都使得锅炉运行的安全性与经济性受到影响。因此，把锅炉飞灰含炭量控
3、制在合理的范围内，对生产运行具有重要的意义。一、影响锅炉飞灰含碳量的原因分析煤粉在锅炉内燃烧基本分为加热干燥、挥发份析出着火、燃烧、燃烬四个阶段。要使煤粉燃烧完全，首先要保证迅速而稳定的着火。煤粉在着火阶段，其周围被一次风包围，具有足够氧气，由于煤粉气流温度较低，所以这个阶段的关键是迅速将煤粉加热到其着火温度。只有实现了迅速而稳定的着火，燃烧和燃烬才能迅速进行，如果着火过迟，就会推迟整个燃烧过程，致使煤粉来不及烧完就离开炉膛。随着燃烧的进行，煤粉温度逐步升高，而其周围氧气也逐步耗尽，此时需要及时供给充足的氧气促使煤粉燃烧完全。1、煤质。我公司锅炉设计煤种为灵武煤，校核煤种为石嘴山煤。但随着近几
4、年能源日益紧张，燃煤价格迅速上涨，我公司实际燃用煤种较杂，煤质变化频繁。对于我公司直吹式制粉系统，当煤的发热量偏低时，同样的锅炉负荷所需的实际煤量增大，相应的一次风量就会增加，导致理论燃烧温度和炉内的温度下降，使煤粉气流着火延迟，造成飞灰含碳量增大。当煤的挥发份偏低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，造成着火点后移，火焰中心上移，尾部排烟温度随之升高，飞灰含碳量也会增大。当煤的灰份偏高时，其中的 灰份不仅不发热而且还要吸收热量，致使碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减缓，着火推迟，飞灰含碳量升高。同时灰份的增大，也会使煤的燃烬程度变差。因为灰份含量增大，碳粒燃烧过程中被灰层包裹，不易
5、燃烬。造成飞灰含碳量升高。当煤的水分偏大时，煤粉进入炉膛后，使炉内温度降低，导致燃烧稳定性变差，煤粉的燃烬程度降低。2、煤粉细度。由于公司采用的是 zgm95 型平盘中速磨煤机，磨辊加载的压力都是检修后预先加好的，由于给煤量的变化，煤粉细度和均匀性都会随着变化的。如果煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温、挥发份的析出着火及燃烧反应速度越快，因而着火越迅速，燃烧所需时间越短，燃烧越充分，飞灰含碳量越低。另外，若煤粉很细，颗粒外面的焦炭燃烧后，不易形成较大扩散阻力的灰壳，易于燃烬。但煤粉过细，会使得制粉电耗增加。因此，在实际运行中，应综合考虑不完全燃烧损失和制粉单耗的要求，使之达到最小，即
6、寻找煤粉经济细度，以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。3、一次风率。公司对于一次风率的设计值为 19.4%。2 号锅炉的一次风率平均值为 21.3%，明显大于设计值。一次风率越大，也就代表一次风量越大一次风速越快。煤粉气流着火所需的着火热越大，着火所需的时间也越长，这样就推迟了着火点，使得飞灰含碳量增加。同时风速过大，煤粉中的大颗粒可能因为动能过大 而穿过燃烧区不能燃尽，造成飞灰含碳量增加。一次风太大，也导致二次风的扰动混合力度不够，火焰不能均匀的充满炉膛，炉膛中心烟气流速过快，缩短了煤粉的炉内停留时间。造成炉内温度分布不均匀和烟气流速不均匀。不利于稳定着火和燃烧，影响燃烬。一次风量过小，
7、不但减少着火燃烧初期的氧气，使得反应速度减慢，阻碍着火的继续扩展，而且可能造成一次风干燥出力不够，使得煤粉中水分相对较大，挥发份析出减弱，推迟煤粉着火，而使得飞灰含碳量增大。4、一、二次风的配合。二次风混入一次风的时间要合适。在一次风携带煤粉着火后送入二次风，补充煤粉气流燃烧所需的氧气，使它与着火燃烧的煤粉气流强烈混合，促使煤粉的燃烧和燃尽过程。二次风如果在煤粉着火以前过早的混入一次风对着火是不利的，尤其是对于挥发份低的煤更是如此，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入则会降低火焰温度，这种过早的混和，使煤粉需要的着火热增加，着火推迟，势必增加机械不完全燃烧损失，飞灰含碳量上升
8、。但如果二次风过迟混入，又会使着火后的煤粉得不到燃烧所需氧气的及时补充，这也会使炉内燃烧不完全，飞灰含碳量增加。5、磨煤机出口温度。我公司磨煤机出口温度正常运行时控制在72左右，由于煤质变化频繁，磨煤机出口温度经常在 65-75之间摆动，有时甚至低至 60。磨煤机出口温度的高低直接关系到 炉内燃烧工况。对于同一台燃煤锅炉，当其它条件相同时，通过提高煤粉气流的初温，从而减少把煤粉气流加热到着火温度所需的着火热，有利于降低飞灰含碳量。相反，如果磨组出口温度较低，会增加煤粉燃烧的着火热，同时也会使炉膛的温度相应降低，影响煤粉的着火和燃尽，使得飞灰含碳量增加。6、磨煤机运行方式的改变。合理的磨煤机运行
9、方式直接影响到炉膛温度，火焰集中程度及火焰中心位置。若机组投运上排磨组较多时，必然使得火焰中心上移，煤粉在炉膛内停留的时间缩短，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。反之，投运下排磨组较多时，飞灰含碳量相应就要减少。二、 降低锅炉飞灰含碳量的对策1、采用用合适的比率，将几种煤掺合一起，使其成分与设计煤种的成分接近。当煤质有变化时，及时通知运行人员。从源头上加以控制，尽量使校核后的煤质与设计煤种接近，以确保燃烧稳定。2、控制合适的煤粉细度。将磨煤机进行改造，由定压方式改为变加载方式，通过加载油压的变化和粉管节孔控制煤粉的细度和均匀性。当然这需要及时对煤粉取样和检测，并通知运行人员调
10、整。3、制定出相应的燃烧调整卡（见下表） ，通过调整一次风压、燃烧器内外二次风挡板开度，力求使燃烧器保持适当的一、二次 风配比，使风粉混合均匀，维持合适的过量空气系数。同时可采用倒宝塔型配风方式，压住火焰，延长了煤粉在炉内的停留时间。4、优化磨组运行方式：维持下排磨组高出力、上排磨组低载方式运行，尽可能的投运下排磨组.并将磨组出口温度控制在 80左右。5、加强空预器吹灰,防止堵灰,提高传热效果,提高一、二次风温度,同时也防止由于空预器差压大而造成引风机出力不足,从而限制锅炉总风量。保持炉膛负压适当，控制在50 pa 之内。严密关闭各孔、门，保持水封正常，减小锅炉漏风。三、 结语通过以上分析，在今后的机组运行中，应加强对入炉煤质的采样化验，及时将煤质情况提供给运行人员，并建议安装飞灰含碳量在线监测设备。运行人员根据煤质及飞灰含碳量的变化采取合理的运行方式,及时调整，提高机组运行经济性。参考文献：1 黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整m.北京:中国电力出版社,2002.2 孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法m.北京:中国电力出版社, 2002.3 范从振.锅炉原理m.中国电力出版社，1995. 4 宁夏大坝发电有限公司.锅炉运行技术标准.2010.5 谢克昌.煤的结构和反应性m.科学出版社，2002.
