淺談國華北京熱電廠關(guān)于影響飛灰可燃物含量的因素及降低途徑

梁 宏

(神華國華北京熱電分公司，北京 100000)

1 前言

我廠鍋爐是哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)型號為HG-410/9.8-YM15的單汽包自然循環(huán)鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量是410 t/h，額定主蒸汽溫度是540℃，主蒸汽壓力為9.8MPa。燃燒器初始設(shè)計(jì)為直噴式，分三層布置，燃燒室呈л形。制粉系統(tǒng)為中間儲倉式，采用鋼球磨煤機(jī)，乏氣經(jīng)排粉機(jī)送入爐膛。燃燒器、及煙風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化改造。

2.影響鍋爐飛灰可燃物的因素：

2.1 揮發(fā)分對飛灰可燃物的影響

揮發(fā)分是固體燃料的重要成分特性，對燃料的燃燒著火和燃燒有很大影響。由于揮發(fā)分是氣體可燃物，其著火溫度低，使煤易于著火。揮發(fā)分多，煤中難燃的焦炭相對含量少，大量揮發(fā)分析出，著火燃燒時(shí)放出大量熱量，有助于焦炭的迅速著火和燃燒，因此揮發(fā)分多的煤比較易于燃盡；揮發(fā)分從煤粉顆粒內(nèi)部析出后使煤粉顆粒具有孔隙性，揮發(fā)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(fā)分低的煤較難燃盡、燃燒損失較大。鍋爐飛灰可燃物平均值隨揮發(fā)分平均值的升高呈下降趨勢，揮發(fā)分的降低是導(dǎo)致鍋爐飛灰可燃物升高的原因之一。我廠使用的神華煤屬于煙煤具有揮發(fā)分含量較高，水分和灰分也比較少，發(fā)熱量也較高。

2.2 固定碳對飛灰可燃物的影響

煤粉在燃燒過程中，揮發(fā)分析出后剩余物主要是焦碳。固定碳含量較高的燃煤，在燃燒過程中，煤粉顆粒接受的助燃空氣量相對較少、燃燒需要時(shí)間長、燃盡程度差，飛灰可燃物相應(yīng)升高。燃煤中固定碳指標(biāo)對飛灰可燃物的影響也較大，飛灰可燃物平均值隨固定碳平均值的降低而相應(yīng)降低。另外，當(dāng)煤的揮發(fā)份含量不變時(shí)，煤中的固定碳含量與灰分含量基本呈反比關(guān)系，即同樣的揮發(fā)份含量下，固定碳含量越高，煤中的灰分含量越低，反之同樣成立。因?yàn)榛曳质怯泻Τ煞郑旱幕曳趾吭酱髣t煤的有用成分越少，煤的發(fā)熱量越低，燃燒時(shí)灰分會(huì)阻礙可燃物質(zhì)與氧接觸影響燃盡，最終會(huì)導(dǎo)致鍋爐飛灰可燃物升高。因此，當(dāng)煤中的固定碳含量較低時(shí)，也有飛灰可燃物較高的現(xiàn)象，原因就是煤中的灰分含量增大所致。

2.3 氧量對飛灰可燃物的影響

由于煤粉鍋爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)主要處于擴(kuò)散燃燒區(qū)，氧氣的擴(kuò)散速度是制約燃燒速度、燃盡率的主要因素，一般當(dāng)爐膛出口氧量在4%時(shí)，煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒有充足的空氣供應(yīng)，飛灰可燃物能保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。但若爐內(nèi)嚴(yán)重缺氧燃燒，氧量在3.6%以下時(shí)，飛灰可燃物將變得非常紊亂，甚至達(dá)到極值。

鍋爐運(yùn)行期間缺風(fēng)嚴(yán)重，日平均氧量都在4%以下，并且隨著氧量的降低，飛灰可燃物同步上升。造成當(dāng)前鍋爐氧量低的原因有一下幾點(diǎn)：(1)鍋爐高負(fù)荷時(shí)送風(fēng)機(jī)出力不足。(2)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)。(3)在送風(fēng)機(jī)出力不足的情況下，鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間比例較長，當(dāng)鍋爐負(fù)荷>180MW時(shí)，氧量僅為0～3.5%。(4)進(jìn)入夏季后，隨氣溫升高，空氣密度下降，在送風(fēng)機(jī)本身出力不足的情況下，入爐風(fēng)量將更加降低，爐內(nèi)缺氧更為嚴(yán)重。

2.4 煤粉細(xì)度對飛灰可燃物的影響

煤粉細(xì)度的特征值的大小直接影響飛灰可燃物的變化。煤粉愈細(xì)，與空氣的接觸面積及空間增大，易于燃盡。故保持合理的煤粉細(xì)度是降低飛灰可燃物的有效途徑。

2.5 機(jī)組負(fù)荷對飛灰可燃物的影響

機(jī)組負(fù)荷的變化，直接引起燃煤量的變化，最終導(dǎo)致飛灰可燃物的變化。在鍋爐的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷(160～180MW)以上時(shí)，增加負(fù)荷(即增加燃煤量)會(huì)使?fàn)t膛的容積熱負(fù)荷增加，縮短煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，使飛灰可燃物上升。

2.6 制粉系統(tǒng)啟停對飛灰可燃物的影響

中儲式熱風(fēng)送粉鍋爐，制粉系統(tǒng)的啟停使三次風(fēng)量發(fā)生變化時(shí) ，引起燃燒工況變化 ，對飛灰可燃物產(chǎn)生影響。由于三次風(fēng)吹入噴燃器的上部，且三次風(fēng)中含有一定量的殘存煤粉，兩套制粉系統(tǒng)并列運(yùn)行時(shí)，飛灰可燃物比單套運(yùn)行時(shí)高。同時(shí)，制粉系統(tǒng)的啟停將引起對應(yīng)的一次風(fēng)溫和一次風(fēng)量的變化，對燃燒工況影響較大，飛灰可燃物肯定要發(fā)生明顯變化。

2.7 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(chǎn)生影響。當(dāng)火焰中心抬高時(shí)，煤粉燃盡程度差，飛灰可燃物將增加;當(dāng)火焰中心適宜時(shí)，飛灰可燃物將降低。燃燒動(dòng)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(fēng)壓的配比，一次風(fēng)率的大小，三次風(fēng)的角度都將影響爐內(nèi)的燃燒工況，飛灰可燃物隨之而變化。

3 減少飛灰可燃物的途徑

3.1 合理調(diào)整煤粉細(xì)度

煤粉細(xì)度是影響灰渣可燃物的主要因素之一對于不同的燃煤煤種，其合理的煤粉細(xì)度也不同。理論上講,煤粉越細(xì)，燃燒后的可燃物越少，有利于提高燃燒經(jīng)濟(jì)性。但煤粉越細(xì)，受熱面越容易粘灰，影響其傳熱效率，而且制粉系統(tǒng)電耗升高。但是煤粉過粗，炭顆粒大，很難完全燃燒，飛灰可燃物含量將會(huì)大大升高。所以，應(yīng)選擇合理的煤粉細(xì)度值來降低固體未完全燃燒熱損失，以提高鍋爐效率。

3.2 控制適量的過量空氣系數(shù)

炭顆粒的完全燃燒需要與足夠的氧氣進(jìn)行混合，送入爐內(nèi)的空氣量不足，不但會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒氣體，還會(huì)使炭顆粒燃燒不完全。但空氣量過大，又會(huì)使?fàn)t膛溫度下降，影響炭顆粒的完全燃燒。因而過量空氣系數(shù)過大或過小均對炭顆粒的完全燃燒不利,合理的過量空氣系數(shù)應(yīng)通過燃燒調(diào)整確定。二次風(fēng)風(fēng)量配比是調(diào)整可燃物的關(guān)鍵。運(yùn)行中，一次風(fēng)主要用于輸送煤粉，并提供燃燒初期所用氧氣。二次風(fēng)用于補(bǔ)充燃燒后期所需的氧氣，并應(yīng)有一定的余量。所以我們要使一次風(fēng)速低一些，但要防止一次風(fēng)管堵塞；二次風(fēng)速盡量高些，增加空氣與煤粉的擾動(dòng)，使煤粉表面的灰層能夠被沖刷掉，增加煤粉可燃質(zhì)與空氣的接觸機(jī)會(huì)，使燃燒趨向于完全燃燒。

3.3 重視燃燒調(diào)整

鍋爐爐膛內(nèi)燃料燃燒的好壞，爐膛溫度的高低,煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)著火的難易，對飛灰及灰渣可燃物的含量有著直接的影響。爐膛內(nèi)的燃燒工況不好，就不會(huì)有較高的爐膛溫度。煤粉進(jìn)入爐膛后，沒有足夠的熱量預(yù)熱和點(diǎn)燃，必將推遲燃燒，增加飛灰的含碳量。要使?fàn)t膛內(nèi)燃燒工況正常，為煤粉創(chuàng)造較好的著火條件，需對燃燒器的風(fēng)率配比、一次風(fēng)粉濃度及風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，掌握燃燒器的特性，使鍋爐燃燒處在最佳狀態(tài)。所以說，重視燃燒工況的科學(xué)調(diào)整是減少固體未完全燃燒熱損失很重要的方面。在實(shí)際運(yùn)行過程中，因三層給粉機(jī)擔(dān)負(fù)著調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷和維持正常壓力的作用，因此在能夠滿足調(diào)節(jié)作用的前提下，盡量多燒二、三層煤粉，三層煤粉量相對來說要少些。這樣，保證了煤粉在爐內(nèi)有充足的燃燒時(shí)間，從而為燃燒完全創(chuàng)造了條件。又由于風(fēng)量大、風(fēng)速高，使得煤粉表面的灰分容易被沖刷掉，有利于煤粉的充分燃燒。但是在實(shí)際運(yùn)行中，一味要求三層粉量少，還可能造成汽溫偏低。因此，在運(yùn)行當(dāng)中要綜合考慮，兼顧全局。

結(jié)語

采用以上方法后，鍋爐飛灰可燃物可控制在一定范圍內(nèi)。由于現(xiàn)燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種的參數(shù)有一定的差距，給飛灰可燃物的進(jìn)一步下降帶來了困難。但是只要堅(jiān)持合理配風(fēng)、優(yōu)化燃燒調(diào)整定期分析，摸索不同負(fù)荷下降低飛灰可燃物的調(diào)整方法，飛灰可燃物一定能控制在合理范圍。

[1]王善武.我國工業(yè)鍋爐節(jié)能潛力分析與建議.工業(yè)鍋爐.2005

[2]容鑾恩，袁振福，劉志敏.電站鍋爐原理.中國電力出版社.1997

[3]集控運(yùn)行規(guī)程，神華國華北京熱電分公司