“W”型火焰鍋爐飛灰可燃物含量升高原因分析及處理措施

鄭立國，姚正林，賈永會，李 欣，張萬德

(1.河北省電力研究院，石家莊 050021；2.華能上安電廠，石家莊 050300)

1 概述

飛灰可燃物含量是反映電站鍋爐經濟性的重要指標，它的影響主要體現在兩方面：飛灰可燃物含量升高直接造成鍋爐機械不完全燃燒損失增加，從而降低鍋爐熱效率；飛灰可燃物含量升高，更多未燃燒的碳與原煤灰分附著在一起，飛灰顆粒增大，加劇對鍋爐受熱面的磨損。由于影響飛灰可燃物含量的因素較多，所以燃煤電站鍋爐飛灰可燃物含量升高的問題經常發生[1-5]。

某電廠4號鍋爐為DG 1025/18.2-II7型亞臨界參數、中間再熱、自然循環、雙拱形單爐膛、平衡通風、固態排渣、“W”型火焰鍋爐，配有4 臺SVEDALA雙進雙出鋼球磨煤機，采用正壓直吹式制粉系統，每臺磨煤機出口的煤粉氣流通過一分三的煤粉分配器分成6股一次風，分別與鍋爐前后拱上的6只煤粉濃縮式燃燒器相連。在爐膛的拱上布置乏氣噴口周界二次風、煤粉噴口周界二次風和燃油二次風，在下爐膛的前后垂直墻上布置三層分級送風的二次風噴口和冷灰斗處的邊界風。鍋爐設計煤種為50%陽泉無煙煤+50%壽陽貧煤，校核煤種為70%陽泉無煙煤+30%壽陽貧煤和100%陽泉無煙煤。鍋爐主要設計參數見表1。

表1 鍋爐主要設計參數

2009年和2010年，該鍋爐飛灰可燃物含量出現2次異常升高，根據鍋爐飛灰可燃物含量月報表的統計數據，飛灰可燃物含量從5%左右上升到10%左右。該文分析原因并成功解決了飛灰可燃物含量升高的問題，為控制該類型“W”火焰鍋爐飛灰可燃物含量提供了借鑒。

2 飛灰可燃物含量升高原因分析

為查清該鍋爐飛灰可燃物含量2次異常升高的原因，對影響此爐型飛灰可燃物含量的主要因素進行分析。

2.1 設計因素

爐膛結構、燃燒器布置方式和制粉系統的選型和設計對燃燒流場和強度起決定性作用，一般由于設計不合理導致的燃燒不完全、飛灰可燃物含量升高問題很難通過燃燒調整試驗解決。由于該鍋爐自投產以來飛灰可燃物含量一直較低，基本都在5%以下，所以排除先天設計不足。

2.2 煤質因素

當燃用煤質偏離設計煤質時，鍋爐易出現各種不適應性，飛灰可燃物含量升高就是表現之一。影響煤燃盡特性的主要指標包括揮發分、灰分、水分。發熱量和含碳量成正比，它們對煤燃盡程度沒有直接影響，而是體現在影響揮發分、灰分的份額，從而間接影響飛灰可燃物含量。揮發分具有助燃的作用，揮發分越高的煤越易燃燒完全，各種煤質參數中揮發分的高低對飛灰可燃物含量影響最大。若灰分不能燃燒，它對燃燒起阻礙作用，灰分高的煤往往飛灰可燃物含量高。水分蒸發吸熱，將增加著火熱，所以水分高也會導致飛灰可燃物含量升高。

該電廠入爐煤參數指標主要通過摻配實現，由于燃料部配煤標準沒有變化，煤質變化不大，故不考慮煤質因素。

2.3 煤粉細度因素

煤粉細度對飛灰可燃物含量影響較大。煤粉越細，其總表面積越大，揮發分析出就越快，燃燒面積越大，越有利于煤粉著火和燃盡。另一方面煤粉細度過細將導致制粉系統電耗上升，所以制粉系統最好在兼顧鍋爐熱效率和制粉系統電耗的經濟煤粉細度下運行。

該鍋爐煤粉細度設計值R75為15%，經過試驗測試，2009年飛灰可燃物含量升高期間各磨煤機出口的煤粉細度平均值在20%左右,2010年飛灰可燃物含量升高期間各磨煤機出口煤粉細度差別較大，高的煤粉細度大于20%，查看煤粉細度月報表，飛灰可燃物含量正常時，各磨煤機出口煤粉細度都在設計值(15%)以下，所以判斷2次飛灰可燃物含量升高與煤粉細度有關。

2.4 運行因素

a.運行氧量：運行方式因素中氧量對飛灰可燃物含量影響最大，運行氧量偏低。二次風量不足很容易導致飛灰可燃物含量升高。該鍋爐270 MW以上負荷運行時氧量經常在2%左右，明顯偏低，可能是導致飛灰可燃物含量升高的原因之一。

b.設備故障：凡是與鍋爐燃燒有密切聯系的設備，如磨煤機、分離器、燃燒器、風機等出現故障，都可能引起飛灰可燃物含量升高。2010年該鍋爐飛灰可燃物含量第2次升高時，無論對分離器擋板開度、煤位如何調整，煤粉細度依然很高，停磨檢查后發現，各磨煤機分離器已被雜物堵塞，因此，判斷此次飛灰可然物含量升高是分離器堵塞引起煤粉細度升高所致。

c.負荷：一般在其它條件不變的情況下，負荷越低，鍋爐溫度越低，飛灰可燃物含量越高。配直吹式制粉系統的鍋爐負荷低時往往磨煤機出力低，煤粉細度低，最終導致飛灰可燃物含量低。

d.熱風溫度：當其它條件相同時，通過提高熱風溫度來提高煤粉氣流的初溫，減少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。相反，如果熱風溫度較低，則會降低爐膛溫度，影響煤粉的著火和燃盡，使得飛灰可燃物含量增加。

e.爐內空氣動力場：合理的爐內空氣動力場，可以使煤粉和空氣充分良好混合，有利于煤粉的完全燃燒，降低飛灰可燃物含量。鍋爐熱態運行中，空氣動力場的調節一般指改變二次風配風方式或改變燃燒器葉片角度，由于燃燒器葉片角度自身不會變化，且熱態運行中很難定量調整，故燃燒器角度在冷態下確定后，在熱態運行過程中一般不做調整。

3 處理措施及效果

3.1 調整制粉系統

該鍋爐制粉系統配有4臺SVEDALA雙進雙出鋼球磨煤機，離心擋板式粗粉分離器，風煤比不變時，煤粉細度隨磨煤機負荷的降低而降低，磨煤機負荷不變時，主要通過改變分離器擋板角度調整煤粉細度，另外煤粉細度還受磨煤機鋼球裝載量和存煤量(即煤位)的影響。2009年為降低煤粉細度，對制粉系統采取如下措施：

a.將磨煤機出口的煤粉分離器擋板的開度關小4 cm；

b.通過變煤位試驗發現煤粉細度隨磨煤機煤位的降低而降低，故將磨煤機煤位由原來的40%調整至30%；

c.適當增加磨煤機鋼球，直至磨煤機電流恢復至2009年初的水平。

以上措施實施后4號鍋爐煤粉細度R75平均值由20%左右降低到了10%以下，效果明顯。

3.2 加強入爐煤管理

2010年飛灰可燃物含量第2次升高時，針對磨煤機分離器堵塞的狀況，加強對入爐煤的管理工作。去除細鐵絲、礦泉水瓶、編織袋等雜物后，分離器不再堵塞，煤粉細度均恢復到設計值以下。

3.3 調整燃燒器葉片角度

該鍋爐燃料系統配有二十四組雙旋風分離式煤粉濃縮型燃燒器，分別錯列布置在鍋爐前后拱上。每組燃燒器由柵格式煤粉均分器、雙旋風筒、煤粉噴嘴、乏氣管及其擋板和消旋器組成。在下爐膛的前后垂直墻上布置三層分級送風的二次風噴口，分別由D、E、F擋板控制，其中位置靠下的F擋板是二次風的主要來源。該鍋爐高負荷運行時煤粉火焰下扎較深，開大F擋板補充氧量時容易對燃燒產生擾動，火檢信號變弱，造成加氧量困難，鍋爐內燃燒處于缺氧狀態，將燃燒器乏氣風擋板開大，提高煤粉濃度，并上提消旋葉片增加旋流強度，使煤粉著火提前，在一定程度上緩解了加氧量困難的問題，使該鍋爐300 MW下運行時氧量能保持在3.0%以上。

采取以上措施后，4號鍋爐飛灰可燃物含量已經降低到2%左右，經計算，為該電廠減少天然煤耗約5 g/kWh。

4 結束語

總之，“W”火焰鍋爐燃燒比較集中，火焰中心溫度高，有利于煤粉的燃盡，只要設計合理，平時控制好煤粉細度、煤質和運行因素，就能較好地控制飛灰可燃物含量。

[1] 王紹輝,張 穎,高建強.450 t/h CFB鍋爐機械不完全燃燒熱損失原因分析及防范措施[J].河北電力技術,2010,29(5):35-37.

[2] 董雙波,孫 冰,廉忠田.降低鍋爐飛灰可燃物含量實例分析[J].電站系統工程,2010,26(6):37-40.

[3] 王 濱,李德文,趙毓勝.670 MW鍋爐飛灰可燃物的控制及運行調整方法[J].華電技術,2010,32(11):5-6,9.

[4] 王雙勇,李春陽,匡擁軍，等.600 MW鍋爐機組飛灰可燃物超標分析與治理[J].華東電力,2008,36(2):53-55.

[5] 劉進山.鍋爐飛灰可燃物調整實踐[J].河北電力技術,2001,20(2):18-20.

本文責任編輯：王麗斌