660MW鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及運行調整策略

摘 要：鍋爐飛灰含碳量高是影響鍋爐熱效率的兩大主要原因之一，降低飛灰含碳量成為鍋爐節能降耗的主要工作。本文針對某電廠#1、#2鍋爐飛灰含碳量自投產以來一直處于偏高狀態的實際情況，分別從煤粉細度、燃煤品質、配風方式、一次風率、磨煤機運行方式、磨出口溫度等方面進行分析。并針對影響鍋爐飛灰含碳量的因素，提出合理應對方案，制定相應措施對飛灰含碳量進行調整，降低飛灰含碳量。

關鍵詞：鍋爐；飛灰含碳量；分析；調整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.165

1 概述

某電廠一期工程裝設2×660MW燃煤汽輪發電機組。鍋爐為上海鍋爐廠生產的超臨界變壓運行直流爐，型號為：SG-2141/25.4-M972，型式為：單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、雙層等離子無油點火、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構∏型鍋爐。制粉系統配置6臺中速輥式磨煤機。據現代火力發電機組相關數據統計，鍋爐飛灰含碳量每上升1%，標準煤耗約增加1.0～1.3g/kwh。從鍋爐效率方面考慮，機械不完全燃燒熱損失和排煙損失是影響鍋爐效率的兩個主要方面。而公司所采用的固態排渣方式，其中隨煙氣排出的飛灰量占總灰量的90%左右，而煙氣飛灰中含碳量的超標，既增加燃料消耗量 ，也對鍋爐的安全運行造成很大的威脅，容易發生鍋爐結焦和尾部煙道二次燃燒，同時降低了設備的使用壽命，降低電除塵器的效率，造成環境污染。這些都使得鍋爐運行的安全性與經濟性受到影響。因此，把鍋爐飛灰含炭量控制在合理的范圍內，對生產運行具有重要的意義。

2 影響鍋爐飛灰含碳量的原因分析

煤粉在鍋爐內燃燒基本分為加熱干燥、揮發份析出著火、燃燒、燃燼四個階段。要使煤粉燃燒完全，首先要保證迅速而穩定的著火。如果著火過遲，就會推遲整個燃燒過程，致使煤粉來不及燒完就離開爐膛。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，表現為飛灰含碳量升高。影響飛灰含碳量變化的因素主要如下：

（1）煤粉細度。煤粉細度越大，其燃盡性能較小粒徑顆粒越差，勢必造成煤粉燃盡時間延長，不完全燃燒損失增大，飛灰含碳量升高，從而降低鍋爐效率。煤粉越細，單位質量的煤粉表面積越大，加熱升溫、揮發份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，飛灰含碳量越低。但是粉顆粒過細將會增加制粉系統的耗電量和加大磨煤機的磨損量。因此，在實際運行中，應尋找煤粉經濟細度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰含碳量。

（2）燃煤品質。我公司設計主燃料為神華東勝礦區及土默特右旗境內煤礦混煤。但由于燃煤價格影響，燃燒實際煤種與設計煤種不符，煤質變化頻繁。燃煤中的揮發分、水分、灰分和發熱量等對燃燒有很大影響。揮發份低時，煤粉需要的著火溫度高，著火熱增大，造成著火點后移，火焰中心上移，尾部排煙溫度隨之升高，飛灰含碳量也會增大。水分偏大時，燃燒時放出的有效熱量相對減少，則會降低爐內燃燒溫度，并增加著火熱，導致燃燒穩定性變差，煤粉的燃燼程度降低，，造成飛灰含碳量的升高。灰份偏高時，灰份不僅不發熱還要吸收熱量，致使碳粒表面燃燒速度降低，火焰傳播速度減緩，著火推遲，飛灰含碳量升高。

（3）一、二次風的配合。因為二次風的溫度大大低于火焰溫度，假如二次風過早的混入一次風，會使煤粉需要的著火熱增加，使著火推后，造成機械不完全燃燒損失增加，飛灰含碳量升高。如果二次風混入太遲，則會使爐內氧量過少，從而出現缺氧燃燒現象，導致飛灰含碳量增大。

（4）一次風率。一次風率越大，直接導致煤粉氣流的著火點偏遠，著火推遲，燃燒過程縮短。既不利于穩燃，又影響了燃燼。同時風速過大，煤粉中的大顆粒可能因為動能過大而穿過燃燒區不能燃盡，造成飛灰含碳量增加。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，阻礙著火的繼續擴展，而且可能造成一次風干燥出力不夠，使得煤粉中水分相對較大，揮發份析出減弱，推遲煤粉著火，而使得飛灰含碳量增大。

（5）磨煤機運行方式的改變。合理的磨煤機運行方式直接影響到爐膛溫度，火焰集中程度及火焰中心位置。上層磨煤機運行較多時，會使火焰中心點上移，縮短煤粉在爐內停留時間，部分燃料未充分燃燒便排出爐膛，造成飛灰若機組投運上排磨組較多時，必然使得火焰中心上移，煤粉在爐膛內停留的時間縮短，部分燃料未燃燼便隨煙氣離開爐膛，導致飛灰含碳量增加。反之，下層磨煤機運行多時，飛灰含碳量就會相應減少。

（6）磨煤機出口溫度。我公司由于煤質變化頻繁，磨煤機出口溫度經常在65-75℃之間擺動，有時甚至低至60℃。磨煤機出口溫度的高低直接關系到爐內燃燒工況。對于同一臺燃煤鍋爐，當其它工況相同時，通過提高煤粉氣流的初溫，減少把煤粉氣流加熱到著火溫度所需的著火熱，有利于降低飛灰含碳量。反之，如果出口溫度較低，會增加煤粉燃燒的著火熱，同時也會降低爐膛的溫度，影響煤粉的著火和燃盡，使得飛灰含碳量增加。

3 降低鍋爐飛灰含碳量的運行操作措施

針對我廠實際情況，制定了如下措施：

（1）通過調整磨入口一次風壓、加載壓力以及動態分離器轉速，任何情況下必須保證煤粉細度接近設計值R90=22%±3%。

（2）脫銷入口煙溫高于295℃時，燃燒器擺角適當降低，原則上不得低于40%開度。

（3）爐膛負壓應及時調整，設定值可設定為-70pa，負荷變化較大時，可適當增大設定值，負荷平穩時將設定值改回-70pa。

（4）鍋爐氧量設定值應隨負荷變化及時調整，控制氧量曲線為：

（5）爐膛差壓按照（△P）的函數關系：

注：自動跟蹤差時，解除自動控制，手動調節爐膛差壓至正常；必須保證負荷與爐膛差壓的對應關系。

（6）適當提高磨煤機出口溫度，控制在65～71℃之間（不得大于75℃）。

（7）升負荷時，所有磨煤機出力>85%（60噸）時，啟動備用磨煤機；減負荷時，所有磨煤機出力<70%（50噸）時，停運一臺磨煤機。

（8）爐底漏風主要控制干渣溫度，要求控制80℃以下，干渣溫度低于80℃時，及時關閉漏風控制調門。

（9）值班員及以上崗位人員應了解入廠煤質變化和煤場存煤情況，熟知入爐煤種和入爐煤質報表，按照煤質控制煤粉細度。

（10）配合、執行好煤粉取樣和化驗的定期工作，確保煤粉細度R90=22%±3%，當煤粉細度超標時，及時調整磨煤機風量，加載壓力及分離器轉速。

（11）注意對爐膛漏風和尾部煙道漏風的檢查，發現漏點，及時聯系檢修處理，錄入缺陷管理系統，做好記錄；爐本體各觀察孔、看火孔、檢修孔應關閉嚴密。

（12）在汽車來煤無灰干燥基揮發份小于35%且摻燒量大于等于兩個倉時，采取以下燃燒調整的應對措施：

①控制磨煤機總一次風量在80～120t/h之間。②適當提高摻燒汽車煤（無灰干燥基揮發份小于35%）的磨煤機出口溫度，控制在65～71℃之間（不得大于75℃）。③根據負荷情況，及時停運上層磨煤機。④采取降低上層磨出力、降低爐膛負壓等方法降低火焰中心。⑤將燃燒器二次風擋板解除自動，控制爐膛差壓在△P曲線內。⑥適當提高鍋爐氧量，在氧量控制曲線的基礎上提高0.3%。⑦分離器轉速任何時候不得低于30Hz（約90轉/分）。

（13）飛灰含碳量指標競賽以手側試驗報告為主進行月底統計（直到在線表計校驗完成后）。

4 調整后的效果

4.1 調整前

4.2 調整后

由圖表可以看出，經過調整后的飛灰含碳量得到了明顯改善。

5 結論

通過對飛灰含碳量高的原因進行分析并針對性的調整，降低了鍋爐飛灰含碳量。同時增強了人員節能降耗意識，提升了運行人員控制飛灰含碳量的技術水平，降低了煤耗，節約成本，為公司帶來了可觀的收益。

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作者簡介：李延林（1985-），男，河北邯鄲人，本科，助理工程師，從事電廠集控運行。