鍋爐飛灰可燃物高的原因及對策

李小崗+劉瑞+賀榮

摘 要：陜西北元集團熱電分公司480t/h鍋爐飛灰含碳量由于受低氮燃燒改造、煤粉細度、煤質變化、燃燒工況等諸多因素影響，鍋爐飛灰可燃物嚴重偏高，致使鍋爐燃燒效率降低。通過調整試驗，找出了降低飛灰可燃物的有效措施，提高了鍋爐機組經濟性。

關鍵詞：燃煤鍋爐；低氮燃燒改造；飛灰可燃物；燃燒調整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.058

1 簡介

本文所研究項目為陜西北元化工公司的年產值百萬噸級的聚氯乙烯循環綜合利用項目，化工供熱所用鍋爐由華西能源工業股份有限公司制造，并配套有125MW汽輪發電機機組。此鍋爐的布置方式為自然循環∏型和單汽包室內的形式，鍋爐采用緊身封閉方式能夠耐高溫高壓，而且燃燒形式采用四角切圓燃燒的方式，能夠實現固態排渣的特點。

具體的布局方式如下：全輻射式大屏過熱器布置在有膜式水冷壁形成的爐膛上部；高溫過熱器布置在折焰角上方；低溫過熱器布置在水平煙道上；省煤器和空氣預熱器布置在尾部，并分別支撐在尾部構架上。具體的布局要求如下：所有的過熱器均采用兩次混合，一次左右交叉，兩級噴水減溫的措施；鍋爐爐膛、過熱器均采用全懸吊結構，且區域內需安裝有42個蒸汽吹灰器；低溫過熱器裝有8個長吹灰器、省煤器區域裝有12個脈沖吹灰器；整臺鍋爐布置一定數量的測量用孔，火焰監視孔，看火孔和必要的檢修門孔。

具體的設置要求如下：鍋爐鋼架全部采用抗震要求為7級的鋼結構設計。鍋爐中采用的制粉系統為中速磨煤機直吹式系統，百葉窗式水平濃淡燃燒器被切向布置在四個角，火焰中心為Ф513.3的假想切圓。爐膛內的煤粉進行燃燒后產生的煙氣的運動路徑為：首先經過頂棚的高溫過熱器和全輻射式大屏過熱器，到達尾部的省煤器和空氣預熱器，然后進入煙道，經過低溫過熱器，最后經過電除、脫硫引風機進行除塵和脫硫處理，再由煙囪排入大氣中。

由于受鍋爐低氮燃燒改造、煤粉細度、煤質變化、燃燒工況等諸多因素影響，№1、2、3、4鍋爐飛灰可燃物嚴重偏高，成為影響我廠鍋爐煤耗的主要因素，導致鍋爐效率低。由于我廠鍋爐的燃料為煤粉，飛灰的大小對于鍋爐效率的影響較大，飛灰每升高1%，將使發電煤耗升高約1.33g/kwh。所以降低飛灰可燃物對我廠經濟運行有較大意義。

2 飛灰可燃物嚴重偏高原因分析

（1）煤種變化：北元集團熱電分公司燃煤差異大：煤質不統一、配煤不均，且具有不穩定的灰份、水份及發熱量等，使燃料在鍋爐內不能完全燃燒。尤其是燃料中的灰份，它本身是不能燃燒的，含量過多還會阻礙其他可燃燒物質與氧氣的接觸，影響可燃物質的完全燃燒，因而導致產生的飛灰可燃物增多。

（2）煤粉細度：鍋爐運行中一般煤粉細度為R90=22%，2015年，燃用校核煤種時煤粉細度R90維持在18%～25%，2016年燃用混合煤種時煤粉細度R90維持在28%～40%，所以煤粉細度達到設計要求時更有利于煤粉的完全燃燒，保證煤粉細度符合設計要求是降低飛灰可燃物的有效措施。

（3）磨煤機一次混合風量大：通過試驗發現制粉系統運行時，磨煤機一次風混合風量較之前大，這樣會增加惰性氣體含量，影響煤粉的完全燃燒，因而導致產生的飛灰可燃物增多。

（4）鍋爐低氮燃燒改造后由于要控制鍋爐出口NOX在設計值220mg/m3，實際運行中各爐均不同程度地存在著風量不足的現象，且滿負荷時含氧量僅有2.0%～3.0%左右。風量不足會導致空氣供應不足，使爐膛內的燃料因缺氧而無法進行完全燃燒，致使飛灰含碳量增加。總之，燃燒工況是影響飛灰可燃物的主要因素。

（5）一、二次熱風溫度偏低：2015年鍋爐脫硝改造時將省煤器管排左右各增加9組，導致一、二次熱風溫度低于設計值30℃左右，嚴重影響了制粉系統運行和鍋爐燃燒工況，導致飛灰可燃物升高。

（6）運行調整：由于我廠鍋爐低氮燃燒改造后主汽溫度基本達不到設計值，運行人員會提高火焰中心來保證其蒸汽參數滿足要求，這樣會推遲煤粉的著火時間，使燃燒時間縮短，導致產生的飛灰可燃物增多。

（7）其它因素：1）磨煤機出口風粉混合物溫度過低，僅有50～65℃，如此低的溫度將影響煤粉著火和一次風溫。2）制粉系統的熱工表計不準確，運行人員不能依據熱工表計來調整燃燒。

3 降低飛灰可燃物的措施

（1）提高設備的可靠性：每次機組維修時，便對增加的省煤器管排進行部分封堵，這樣可以提高一、二次熱風溫度，使之達到設計溫度值，以保證達到燃燒所需風溫和磨煤機出口風粉混合物溫度，進一步為煤粉著火和二次風助燃提供有利條件，燃燒工況良好，飛灰可燃物下降。

（2）煤粉細度：調整煤粉細度使之達到設計要求，并保證其均勻性，使煤粉能充分地與氧氣混合而進行完全燃燒，從而使飛灰可燃物數量下降。

（3）爐膛供氧量：給爐膛供應足夠的空氣量，使燃料與空氣更容易混合，有利于煤粉的完全燃燒，將會使飛灰可燃物數量降低。

（4）燃燒調整：通過對燃燒系統小風門的優化，使飛灰可燃物從降低。適當開大燃盡風可以降低飛灰可燃物，同時在保證二次總風壓的條件下，本鍋爐使用縮腰式配風比均等式配風更具經濟性。

4 結論

通過改進鍋爐燃燒系統，降低煤粉細度，提高爐膛供氧量，優化燃燒調整等措施，最終使我廠480t/h鍋爐的飛灰可燃物占比由7.5%降至5.3%，供電煤耗下降2.926g/kW·h。以我廠年發電量33億kw·h計算，四臺鍋爐每年節約標準煤約9655.8噸，大大提高了鍋爐機組的經濟性，減少了鍋爐飛灰、SO2、NOX等的排放，既為我廠創造了可觀的經濟效益，又減少了污染物的排放。

參考文獻：

[1]中國動力工程學會主編.火力發電設備技術手冊[M].北京：機械工業出版社，2000（03）.

[2]鍋爐燃燒原理及燃燒設備（水利電力部生產司）[S].

作者簡介：李小崗（1986-），男，陜西神木人，大專，助理工程師，主要研究為：煤粉鍋爐經濟運行調整。