鍋爐飛灰可燃物含量影響因素分析及解決措施

【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，導致鍋爐效率降低，發電成本增加。本文通過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，為鍋爐高效經濟運行提供了依據。

【關鍵詞】大唐大壩；飛灰可燃物含量；影響因素；措施

0 引言

對于現代化火電廠的發電機組來說，不僅要保證生產運行的安全性，還要著重考慮生產過程的經濟性。電廠的經濟性涉及汽機、鍋爐、電氣、熱工、化學和燃料等各專業，而鍋爐效率是其中非常重要的一個方面。有統計表明，對于現代火力發電機組，鍋爐熱效率每提高1%，將使整套機組的熱效率提高0.3%～0.4%，標準煤耗可降低3～4g/kwh。從鍋爐效率考慮，機械不完全燃燒熱損失和排煙損失是其中兩個主要的熱損失，因此需要重點研究這兩項損失。但排煙損失的降低是有限制的。所以，降低機械不完全燃燒損失是節能降耗的突破口。而在此項損失中，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，具有重要的實際應用價值。

1 飛灰可燃物含量影響因素分析

當煤粉氣流在爐膛內的燃燒和燃盡過程不充分時，勢必造成機械未完全燃燒熱損失增大，表現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、煤粉細度、鍋爐負荷、過量空氣系數、配風方式、爐內空氣動力場等。

1.1 燃料的性質對飛灰可燃物含量的影響

經典的燃燒理論認為，煤粉燃燒過程是在揮發分燃燒完之后才開始焦炭的燃燒。因此，燃料性質中揮發分的含量對煤粉燃燒的影響最為重要。當燃用揮發分較多的煤時，容易著火，燃燒也易于完全。這是因為：揮發分是氣體可燃物，其著火溫度較低，著火容易；揮發分多，相對來說，煤中難燃的固定碳含量便少些，使煤易于燃燒。揮發分從煤粉顆粒內部析出后使煤粉顆粒具有孔隙性，揮發分越多，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，揮發分低的煤較難燃盡、燃燒損失較大。對于高揮發分燃煤，揮發分燃燒釋放出大量熱量，形成燃物含量較低；相反，對于低揮發分燃煤，則容易引起飛灰可燃物含量的升高。

1.2 煤粉細度對飛灰可燃物含量的影響

煤粉越細，單位質量的煤粉表面積越大，加熱升溫、揮發分的析出著火及燃燒反應速度越快，因而著火越迅速，燃燒所需時間越短，燃燒越充分，飛灰可燃物含越低。另外，若煤粉很細，顆粒外面的焦炭燃燒后，不易形成較大擴散阻力的灰殼。但煤粉過細，又會使得制粉電耗增加，因此，在鍋爐運行中，應綜合考慮不完全燃燒損失和制粉單耗的要求，使之達到最小，即尋找煤粉經濟細度，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，飛灰可燃物含量也會相對減少。

1.3 鍋爐負荷對飛灰可燃物含量的影響

鍋爐運行負荷降低時，燃料消耗量減少，水冷壁的吸熱量隨之也要減少，但相對每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，揮發分釋放速度變慢，此時一次風量和總風量往往也偏低，燃燒過程在極為不利的條件下進行，影響煤粉的著火，造成飛灰可燃物含量上升；同樣的煤粉在高負荷時，供風量增大，雖然煤粒在爐內停留時間有所縮短，但會使爐膛的容積熱負荷增加，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 過量空氣系數對飛灰可燃物含量的影響

過量空氣系數較小，則煤粉在貧氧條件下燃燒，煤粉的燃盡度相應較小，造成爐膛出口處飛灰可燃物含量較大。隨著過量空氣系數的增加，逐漸達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，爐膛過量空氣系數存在一個最佳值，隨著爐膛出口過量空氣系數的提高，爐膛中氧氣濃度增加，煤粉燃燒反應速率增加，從而降低了飛灰可燃物含量。但當爐膛出口過量空氣系數過大時，會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 配風方式對飛灰可燃物含量的影響

在保證一、二次風良好匯合的條件下，只有合理分配一、二、三次風的風量，才能組織良好的燃燒過程。一次風風量越大，為達到煤粉氣流著火所需吸收的熱量越大，到著火所需的時間也越長，同時煤粉濃度也會相對的降低，這對于燃燒都是不利的；一次風量過小，不但減少著火燃燒初期的氧氣，使得反應速度減慢，阻礙著火的繼續展。一次風速不能過大，若風速過大，在其中的大顆粒可能因為動能過大而穿過燃燒區不能燃盡，造成飛灰可燃物含量增加；風速太小會使氣流無剛性，造成偏轉，破壞爐內動力場，并且其卷吸高溫煙氣的能力下降，這都會造成不完全燃燒。在一次風煤粉氣流著火后送入二次風，補充一次風中煤粉燃燒所需的氧氣，使它與著火燃燒的煤粉氣流強烈混合，促使煤粉的燃燒和燃盡過程。二次風如果在煤粉著火以前過早的混入一次風對著火是不利的，尤其是對于揮發分低的難燃煤更是如此，因為這種過早的混和等于增加了一次風率，使著火熱量增加，著火推遲，勢必增加機械不完全燃燒損失，飛灰可燃物含量上升。但如果二次風過遲混入，又會使著火后的煤粉得不到燃燒所需氧氣的及時補充，這些都會使爐內燃燒不完全，飛灰可燃物含量增加。

1.6 爐內空氣動力場對飛灰可燃物含量的影響

爐內保證良好的空氣動力場，不僅可以加強高溫煙氣回流，強化煤粉氣流的加熱，而且還可以使煤粉和空氣良好混合，保證煤粉的充分燃燒。這不僅對著火后的燃燒階段非常重要，而且對于燃盡階段也顯得十分重要。因為在燃盡階段，可燃質和氧氣的數量已減少，而且煤粉表面可能包裹有一層灰渣，通過加強混合擾動，可增加煤粉和空氣的接觸機會，有利于煤粉的完全燃燒，降低飛灰可燃物含量。

1.7 熱風溫度對飛灰可燃物含量的影響

熱風溫度的高低直接關系到煤粉氣流的初溫和爐內的燃燒工況。對于同一臺燃煤鍋爐，當其它條件相同時，通過提高熱風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 燃燒方式對飛灰可燃物含量的影響

燃燒器的投運方式會影響煤粉在爐膛中的停留時間，從而影響其燃盡率。當投運下部燃燒器時，煤粉在爐膛中的停留時間延長，故燃燒較充分，飛灰可燃物含量就相應減少。

1.9 燃燒工況對飛灰可燃物的影響

爐膛溫度和火焰中心的變化，改變了煤粉燃燒的外部條件，必然對飛灰可燃物產生影響。當爐溫較低，火焰中心抬高時，煤粉燃盡程度差，飛灰可燃物將增加；當爐溫較高，火焰中心適宜時，飛灰可燃物將降低。燃燒動力工況對飛灰可燃物影響重大。噴燃器的投停方式，各層、角二次風壓的配比，一次風率的大小，三次風的角度都將響爐內的燃燒工況，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鍵就是需要煤粉在爐內達到完全燃燒，也就是在保證爐內不結渣的前提下，以得到最高的燃燒效率。根據飛灰含碳量的影響因素，可從以下幾個方面來組織良好的燃燒過程，降低飛灰可燃物含量。

2.1 保證燃用煤的煤質

針對現在各廠鍋爐燃用混煤的情況，應該按照合適的比例進行配比。另外要根據所用煤種，選擇合適的煤粉細度。

2.2 提供最佳的過量空氣

應綜合考慮排煙損失和機械不完全燃燒損失，使鍋爐在最佳過量空氣系數下進行燃燒。供應充足而又適量的空氣是保證燃料完全燃燒的必要條件，一般通過燃燒調整試驗確定。

2.3 盡量提高爐膛溫度

通過提高送風溫度來提高爐膛溫度。選擇適當高的爐溫，可使煤粉著火加快，燃燒過程進行得也快，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間

在一定爐溫下，一定細度的煤粉要有一定時間才能燃盡。適當的提高停留時間的措施有：投運下層燃燒器，選擇合適的過量空氣系數。

2.5 保證爐內良好的空氣動力場

選擇合適的一二次風率、風速，使得爐內形成良好的空氣動力場，使得煤粉和空氣良好混合，燃燒充分。

2.6 保證三次風的帶粉量在設計范圍，并且選擇合適的三次風率和風速

2.7 強化空氣和煤粉的良好擾動和混合

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擾動、混合，及時將空氣輸送到煤粉燃燒表面上去，這要求燃燒器結構特性及其一、二次風必須良好配合以及具備良好的爐內空氣動力場。

2.8 燃燒工況的調整

增加鍋爐負荷時應遵循先增加風量后增加粉量的調整原則，防止爐內短時缺氧燃燒。在正常負荷下，調整汽壓時應均勻地增減各給粉機的轉速和粉量，避免切投部分給粉機進行調整。風粉配比適當，保持較低的一次風速和一次風量，使煤粉進入爐膛后能迅速著火，火焰穩定且充滿程度好，不偏斜。制粉系統開停時操作要平緩，風源倒換時尤其應注意避免大幅度波動，減少對燃燒工況的影響。

3 結束語

通過對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，所以以后在實際的運行操作中，應根據實際情況全面考慮影響因素，以達到鍋爐的高效運行。

【參考文獻】

[1]集控運行規程[S].

[2]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].中國電力出版社，2003.

[責任編輯：王靜]