锅炉飞灰含碳量偏高的原因分析及应对措施

锅炉飞灰含碳量偏高的原因分析及应对措施

王晓明

大唐巩义发电有限责任公司

摘要：锅炉飞灰含碳量是反应火力发电厂锅炉效率的重要指标，降低飞灰含碳量，提高锅炉效率控制水平，有利于降低发电成本，提高运行经济性。本文结合电厂实际运行情况对锅炉飞灰含碳量偏高的主要因素进行归纳总结，并提出了针对性应对措施，以供参考。

关键词：飞灰含碳量；锅炉效率；发电成本；经济性

引言

近年来，受新形势下电力市场、煤炭市场等多重影响，为了降本增效，有效应对高价煤炭市场对电力市场的冲击，火力发电厂均进行了配煤掺烧。锅炉飞灰含碳量是影响锅炉效率的主要指标，因此，研究应对锅炉飞灰含碳量高具有深远意义。

1影响飞灰含碳量的主要因素

1.1 燃用煤种

火力发电厂锅炉燃用不同煤种对燃烧产生较大影响，目前，发电厂入厂煤种来源一般较为复杂，受配煤掺烧手段影响，导致入炉煤种的发热量、挥发份、灰分差距较大。当入炉煤挥发份含量较低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间加长，燃烧稳定性差，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量明显增加，锅炉排烟温度升高，排烟热损失增大。反之，当入炉煤挥发份含量较高时，有利于煤粉在炉膛内充分燃烧，飞灰含碳量减少。燃煤灰分高对锅炉燃烧会产生不利影响，燃煤的灰分在燃烧过程中不但不会发出热量，反而还要吸收热量，阻碍燃烧进程。灰分含量越大，发热量越低，炭粒燃烧过程中被灰层包裹，炭粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，容易导致着火困难和着火延迟，造成燃烧不良，飞灰含炭量升高。

1.2 煤粉细度

煤粉细度会对锅炉燃烧产生较大影响，在煤粉燃烧过程中，过大的煤颗粒不易与空气充分混合，煤粉不能完全燃烧，由于其动能比较大，容易进入缺氧区域，造成煤粉的不完全燃烧，影响燃烧效率。在电厂实际运行中针对中速辊式磨煤机可以改变加载力、分离器频率等手段提高煤粉细度。在锅炉负荷较低时，磨煤机低出力运行，通过提高磨煤机液压加载力，增大动态分离器频率，磨煤机煤粉较细，煤粉接触面积较大，进入炉膛中有利于燃烧，产生飞灰含碳量相对较小，机械不完全燃烧热损失降低。磨煤机高出力运行，磨煤机内煤粉较多，如果动态分离器频率过高，煤粉颗粒较大，不能及时输送出，容易造成磨煤机堵磨，因此，磨煤机高出力运行中动态分离器转速设置偏低，影响了煤粉细度。有时进入磨煤机内的原煤可磨性较差时，大颗粒的石子煤在研磨件之间形成支撑，导致煤粉不能被磨细。进入炉膛的煤粉过粗，单位质量的煤粉表面积越小，加热升温、挥发份的析出着火及燃烧反应速度越慢，较粗的煤粉不能很好的与空气搅拌混合，着火越缓慢，煤粉燃尽所需时间较长，飞灰可燃物含量增大，机械不完全热损失增加。

1.3 一次风速

煤粉在锅炉燃烧过程中，一次风速对锅炉燃烧会产生一定影响，合理控制一次风速至关重要。不同的一次风速对于燃烧器和煤粉的燃烧过程均会产生一定的影响。一次风速较低时，容易造成着火点提前，燃烧器喷口处会发生结焦，甚至损坏燃烧器，降低燃烧器的使用寿命。同时，煤粉气流的流动变得不稳定，甚至出现停滞的情况，导致煤粉在一次风管中积聚堵塞。一次风速较高时，煤粉在进入燃烧器前的空气混合时间较短，煤粉气流不能充分与空气混合，煤粉达不到着火温度，从而导致延迟着火，这会导致煤粉在锅炉中不完全燃烧，燃烧效率降低。

1.4 磨煤机组合方式

运行中磨煤机组合方式直接影响到炉膛温度、炉膛内的火焰集中程度、火焰中心位置。对于中速正压直吹式制粉系统，如果采用下层磨煤机集中运行，煤粉在炉膛中停留时间相对较长，煤粉容易燃尽，但容易导致过热汽温降低。如果采用上层磨煤机集中运行，部分煤粉未燃尽便随烟气离开炉膛，导致飞灰含炭量增加。

1.5 锅炉热负荷

不同的锅炉热负荷对煤粉燃烧产生较大影响。锅炉低负荷运行时,燃煤耗用量较少,炉膛燃烧器区域平均温度较低,影响煤粉的着火,不利于煤粉燃尽，造成飞灰含碳量上升。锅炉高负荷运行时，炉内温度较高，煤粉燃烧比较充分,有利于降低飞灰含碳量。

1.6 热风温度

不同的热风温度对煤粉燃烧也会产生一定影响。对于同一台燃煤锅炉,当其它条件相同时,通过提高热风温度可以提高煤粉气流的初始温度, 增加燃烧室内温度,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,如果热风温度较低,则会降低炉膛温度,增加着火热，影响煤粉的着火和燃尽,使得飞灰含碳量增大。

此外，锅炉飞灰含碳量高还受炉膛氧量、二次风配风调整、磨煤机出口温度、炉膛吹灰等因素影响。

2降低锅炉飞灰含碳量的主要措施

针对以上飞灰含碳量偏高问题，在运行中总结了一些调整经验，具体如下：

2.1保证煤质可靠。针对不同的炉型，根据锅炉设计煤种和校核煤种情况，充分考虑煤种挥发份、水分、灰分等成分含量，根据煤场库存结构，通过大量配煤掺烧试验，选择最佳的掺配方式，尽量选择与校核煤种相近的煤质。

2.2控制煤粉细度。对于中速直吹式制粉系统，通过调整磨煤机运行特性，可以改变煤粉细度。在进行磨煤机定期检修时通过改变磨盘与磨辊间隙，调节液压加载力，使原煤在磨盘与磨辊中充分碾磨，同时适当降低磨煤机入口一次风量，提高磨煤机出口动态分离器频率，一般维持在20-23Hz，使原煤在磨煤机内停留时间增长，提高煤粉细度。但要与磨煤机耗电率对比分析，尽量维持最佳煤粉细度，提高经济性。

2.3保证炉内良好的空气动力场。选择合适的一、二次风率、风速，使炉内形成良好的空气动力场，使得煤粉和空气良好混合，燃烧充分，对降低飞灰含碳量有积极作用。

2.4选择合适的磨煤机组合方式。在电厂实际运行中，针对四角切圆燃烧器，可以采取中层相邻磨煤机运行的组合方式，避免磨煤机隔层运行，这样既能保证燃烧稳定，又能减少过热汽温减温水、氮氧化物生成、降低飞灰含碳量，提高锅炉燃烧效率。

2.5维持较高炉膛温度。较高的炉膛温度，会使煤粉着火加快，燃烧过程加快，燃烧容易趋于完全燃烧，有利于降低飞灰可燃物含量提高锅炉效率。在实际运行中可以采用磨煤机集中运行的方式，同时控制一次风、二次风量，冬季时投运一、二次风暖风器或者开启热风再循环，提高空预器入口风温，从而提高空预器出口风温，使煤粉充分干燥，减少煤粉着火热，提高炉膛温度，使炉膛燃烧稳定。

2.6保持合适的炉膛氧量。在锅炉正常运行中，为了保证锅炉燃烧稳定和安全经济运行，运行中应当对炉膛氧量要加以控制，一般维持在3.5-5.5%。电厂锅炉燃烧器进行改造、更换后，必须运行燃烧调整试验，确保燃烧稳定，避免发生火焰偏斜，受热面超温。运行中可以通过锅炉本体观火孔，查看炉膛火焰充满度及燃烧情况，变负荷工况下，通过加强二次风调整，维持好一定风箱差压，保证炉膛氧量供给充裕，从而使炉内燃烧稳定充分，减少机械不完全燃烧热损失，降低飞灰含碳量。同时要加强锅炉炉底漏风和空预器漏风治理，从而提高锅炉效率。

3结束语

综上所述，本文结合电厂实际运行情况，从六个方面分析了影响锅炉飞灰含碳量高的主要因素，并提出了一些针对性措施，对降低飞灰含碳量有一定指导意义。在电厂实际运行中，要针对各自锅炉燃烧特性和现场设备实际情况，通过调研诊断，通盘考虑，采取必要措施，才能更好地有效降低飞灰含碳量，提高锅炉效率，从而达到节约能源、降本增效的作用。

参考文献：

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