超臨界直流鍋爐飛灰含碳量偏高的原因及對策

2013-10-11 08:55:50甘淑芳

江西電力 2013年4期

甘淑芳

（江西贛能股份有限公司豐城二期發電廠，江西豐城 331100）

0 引言

鍋爐飛灰可燃物及灰渣含碳量決定了鍋爐的機械不完全燃燒損失，是影響火力發電廠燃煤鍋爐熱效率的重要指標。一座裝機容量1 200 MW的火電廠，一年消耗原煤約300萬噸，按灰分含量為27%計算，年灰渣產生量81萬噸。如果燃燒不完全，灰渣中殘存2%的可燃物，則有1.62萬噸純碳未能利用，鍋爐熱效率將受到影響。而飛灰可燃物每降低1%，鍋爐效率約提高0.3%。

1 概述

豐城二期發電廠6號鍋爐采用的是SG2102/25.4-M959型超臨界參數變壓運行、單爐膛、一次再熱、平衡通風、全鋼爐架、露天布置、固態排渣、全懸吊結構π型爐。擺動燃燒器時，在熱態運行中一、二次風均可上下擺動，一次風最大擺角為±20%，二次風為±30%，一次風風率19.07%，二次風風率75.93%。爐膛漏風率5%，空預器漏風風率8%，設計飛灰含碳量為2%。

近期由于燃用混煤，6號機組飛灰含量一般在3%~9%，有時高達11%。

2 影響飛灰含量的因素

2.1 入爐煤質的影響

入爐煤質對飛灰含量的影響非常明顯，其中最大的是煤的灰份和揮發份，主要原因為：

1）煤中的灰份在燃燒過程中不但不能放出熱量而且還要吸收熱量。因此，灰份含量越大，發熱量越低，容易導致著火困難和著火延遲；同時爐膛燃燒溫度顯著降低，煤的燃盡度變差，造成飛灰可燃物高。

2）煤的揮發份越低，越難著火，燃燒時間也越長，燃盡程度就越低，飛灰含碳量也就越大。反之，則飛灰含碳量越小。

因此，運行中關鍵是要保證煤質穩定且不能偏離設計值太多。6號鍋爐設計煤種為淮南煤，灰份25.31%，揮發份34.6%。目前實際現狀是入爐煤源較雜，難于滿足鍋爐設計要求。為此，在現有情況下需要對鍋爐運行進行燃燒調整。

2.2 煤粉細度的影響

煤粉細度越小，燃燒時間就越短，燃盡程度越高，飛灰含碳量也就越小。反之，則飛灰含碳量就越大。試驗中，通過調整磨煤機的變加載油壓、磨煤機折向檔板開度與磨煤機風量來調整煤粉細度。

試驗發現，6號爐A、E、F磨煤粉過粗，煤粉細度R90達28%以上，經過調整磨煤機折向檔板及磨煤機風煤比，E、F磨R90已調整至10%左右，A磨由于磨出口折向檔板一側有卡，只能調整一側，使R90在20%左右，6號爐因經過多次調整，調整周期較長，效果明顯，飛灰含碳量由7.21%下降至5.05%，下降了2.16%。

2.3 爐膛氧量的影響

在負荷及煤量一定下，增加風量，爐內氧量加大，煤粉燃燒更充分，燃盡程度就越好，飛灰含量就越低；但是風量的增加，會加大送、引風機、增壓風機的電耗，同時加大受熱面的磨損，既不經濟也不利于安全，并且風量增加到一定程度后，將不能再提高燃盡程度，反正而會降低爐膛溫度，使得飛灰含量增大，尤其在低負荷時，不利于燃燒的穩定。

為此通過變氧量試驗得出不同負荷下鍋爐最佳運行氧量，見表1。

表1 不同負荷下最佳氧量

2.4 二次風配風影響

6號鍋爐燃燒器采用最新引進的低NOx同軸燃燒系統LNCFS，主要部件：CCOFA、SOFA、預置水平偏角的輔助風CFS、強化著火EI煤粉噴嘴、UFA（火下風）。

LNCFS通過在爐膛不同高度分布CCOFA和SO?FA將爐膛分布成三個相對獨立的部分：初始燃燒區、NOx還原區與燃燼區，在每個區域過量空氣系數由三個因素控制：總的OFA風量、CCOFA和SOFA風量的分配以及總的過量空氣系數，這種改進的空氣分級方法通過優化每個區域的過量空氣系數，在有效降低NOx排放的同時能最大限度地提高燃燒效率。

SOFA風水平擺動能有效調整SOFA和煙氣的混和過程即降低爐膛出口煙溫偏差，同時降低飛灰含碳量和一氧化碳含量，SOFA水平擺動在±15°。

UFA：可以托住底部較粗煤粉、降低大渣含碳量。

CFS：在燃燒區域及上部四周水冷壁附近形成富空氣區，能有效防止爐內結焦和高溫腐蝕。CFS噴嘴與輔助風偏置15°。

燃料風：燃料風大小可以改變一次風粉的剛性，一般來說，層燃料風開度越大，一次風粉剛性越強，著火時間相對越晚，燃燒過程越長，燃盡程度越低，燒揮發份較低的煤種時，影響會更明顯，所以要根據煤種調整。

擺角影響：一般來說，擺角越高，火焰中心越高，煤粉燃燒時間越短，燃盡程度也就越低，造成飛灰含碳量增大。反之則飛灰含碳量就越小。

二次風配風試驗結果見表2所示。

通過450 MW和600 MW負荷下變配風試驗，說明二次風配風方式對飛灰含碳量有一定影響，運行中應多進行二次風配風方式的調整，找到適合鍋爐燃燒煤質的最佳配風方式。

2.5 負荷的影響

鍋爐負荷越高，煤量相對越高，火焰也越長，爐內二次風動力越強，煤粉在爐內停留時間也越短，燃盡效果差。但是，由于負荷高，爐內溫度也越高，煤粉著火容易，燃盡效果又會好些，而在實際運行中，有時會發現相同煤種650 MW與600 MW的飛灰含碳量差不多。所以低負荷運行時，隨著加負荷上升，飛灰含碳量會增加，但到一定負荷后，飛灰含碳量的變化就和負荷沒有太大關系了。