造成鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

摘要：飛灰含碳量是反映燃煤鍋爐機組燃燒效率的主要運行經

濟指標和重要技術指標。合理控制鍋爐飛灰含碳量，對安全生產運行具有重要的意義。本文通過對中寧發電有限責任公司鍋爐飛灰含碳量高的因數進行分析，為鍋爐高效經濟運行提供參考。

關鍵詞：鍋爐 飛灰含碳量 燃燒工況

從鍋爐效率考慮，機械不完全燃燒熱損失和排煙損失是其中兩個主要的熱損失。排煙損失的降低是受到限制的，降低過多會造成尾部受熱面的低溫腐蝕。所以降低機械不完全燃燒損失是節能降耗的突破口，而降低飛灰含碳是其中重要的方面。鍋爐飛灰含碳量每下降1%，鍋爐效率上升0.519%，供電煤耗約降低1.019g/kwh。

1 現狀調查

我公司鍋爐型號為WGZ1112/17.5-3，系武漢鍋爐廠生產的亞臨界一次中間再熱自然循環汽包爐。鍋爐采用冷一次風正壓中速磨直吹系統，雙通道軸向旋流噴燃器，前后墻對沖布置，布置方式前墻三排燃燒器，后墻二排燃燒器。尾部雙煙道，平衡通風，尾部煙道布置兩臺三分倉容克式空預器，每臺爐配置兩臺軸流式動葉可調送風機，兩臺軸流式靜葉可調引風機，兩臺離心式一次風機。爐底設有一臺刮板式撈渣機連續固態排渣。

我公司節能質檢中心要求鍋爐飛灰含碳量指標降至2%以下。

2 飛灰含碳量高的影響

①會使鍋爐效率有明顯的下降，直接影響機組運行經濟性。

②會造成飛灰變粗，增大尾部受熱面的磨損，降低其使用壽命。

③爐內飛灰的熔點降低，易引發受熱面結焦。

④會使電除塵效率降低，造成環境污染。

⑤造成鍋爐氣溫、壁溫越限頻發，運行調整難度增大，甚至會導致尾部受熱面再燃燒，引發機組安全事故。

3 飛灰含碳量高的因數分析

3.1 一次風的影響

一次風壓過低，影響磨組干燥出力，甚至造成一次風管堵塞，著火點過于靠前，還可能燒壞噴燃氣。一次風壓過高，造成一次風速過高，降低煤粉氣流的加熱程度，使著火點推遲，大顆粒的煤可能不能完全燃燒，造成飛灰含碳量增大。

判斷：r=0.235

斷在整個區間中應有一段是相關的即：一次風壓在9.0至

9.3KPa之間飛灰含碳量有明顯下降。

按照上述方法，依次對不同機組負荷下的一次風壓與飛灰含碳量的關系進行試驗和計算分析，判斷在不同負荷區間中兩者的相關值并繪制下圖：

另外，適當提高磨組一次風溫，提高煤粉燃燒初溫，使燃燒器溫度增加，有利于煤粉燃燼，反之，煤粉燃燒推遲或不完全燃燒幾率增大，造成飛灰含碳量增大。

3.2 煤質的影響

煤的化學組分主要是碳、氫、氧、氮、硫五種元素，以及水分和灰分。電煤的工業分析主要是測定煤中水分（M）、揮發分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的含量。揮發分中主要是可燃性氣體，因此揮發分是煤在加熱過程中所分解出的可燃性氣體，而不是煤中固有的。入爐煤中，揮發分高的煤容易著火，燃燒速度快，并有助于燃盡。因此，燃燒揮發分高的煤會降低飛灰含碳量。

高水分燃煤中可燃成分減少，煤燃燒時會吸收熱量，放出的有效熱量相對較少，會降低爐膛溫度，增加著火熱，不利于煤燃燼，飛灰含碳量升高。同時，它還會生成大量的水蒸汽使排煙量加大，影響鍋爐安全運行，還會給尾部受熱面發生低溫腐蝕提供條件。

灰分是煤種的主要雜質。灰分增大時，煤中的可燃成分相對減少，飛灰含碳量略有下降，但煤的發熱量降低，總的機械損失增大?；曳衷龃笸瑫r會造成煤粉著火困難和難以燃燼，引起尾部受熱面磨損加劇，形成受熱面上結焦、結渣，影響傳熱，因排渣增大引起損失增加，環境污染。

綜上分析，在鍋爐總煤量穩定的情況下，高揮發分、低水分、低灰分的入爐煤飛灰可燃物含量下降。

3.3 過剩空氣系數的影響

鍋爐過?？諝庀禂颠^大，將使爐膛溫度降低，對著火和燃燒都不利，而且會增加鍋爐排煙熱損失。鍋爐過?？諝庀禂颠^小，會使鍋爐缺氧燃燒，增加飛灰含碳量。目前，我公司于2013年10月完成了#2爐脫硝改造工程，通過低氮燃燒器改造和選擇性催化還原法（SCR）脫硝。

低氮燃燒技術主要是維持鍋爐低氧燃燒，抑制NOX的排放，勢必會造成煤粉燃燒不完全，爐膛出口飛灰含碳量增大。綜合分析，從保證NOX的排放和飛灰含碳量低角度出發，爐膛過?？諝庀禂荡嬖谝粋€最佳區間，確保鍋爐排放指標合格和熱損失最小以及確保鍋爐穩定運行。目前，我公司#2爐參數調整主要控制SCR區出口氧量維持在2.5%-

3.2%之間，SCR區入口NOX低于450mg/Nm3，出口低于150mg/Nm3，控制飛灰含碳量不超過2%。另外還要保證各項散熱損失之和（q2+q3+q4）為最小，使鍋爐在最佳過?？諝庀禂迪逻\行。

3.4 煤粉經濟細度的影響

煤粉細度不但影響煤粉著火和燃燒條件，而且對燃燒經濟性和飛灰含碳影響較大。煤粉越細，單位質量的煤粉表面積越大，加熱升溫，燃燒反映速度也越快。飛灰含碳量越低。煤粉過細，也會使磨煤機電耗上升，金屬磨損增大，因此要保證煤粉細度可使排煙熱損失和機械不完全燃燒損失（q2+q4）以及制粉系統的電耗和金屬消耗的和為最小，這個值就是煤粉的最佳經濟細度。

影響煤粉經濟細度的因數有煤種特性、制粉系統特性、燃燒設備的型式和完善程度以及運行工況。煤中揮發分的含量也是決定煤粉細度的主要因數，當燃煤中揮發分含量較多時，由于容易燃燒，故煤粉可以適當粗一些。當煤中含有較多灰分時，由于灰分會阻礙燃燒，此時要求煤粉適當細一些。另外，煤粉顆粒均勻時，飛灰含碳量也會下降。

3.5 機組運行工況的影響

鍋爐低負荷運行時，總煤量下降，爐膛溫度降低，受熱面吸熱量也隨之下降。造成飛灰含碳量升高。

反之，在煤質不變的情況下，高負荷狀態下，總風量增大，爐膛溫度升高，雖然煤粉在爐膛停留時間短，但燃燒較為完全，有利于降低飛灰含碳量。

因機組負荷的變化，還會造成磨組投入數量不同和爐膛配風的變化，所以要綜合分析機組負荷對飛灰含碳的影響。

另外，因為機組負荷受電網約束，所以還需在經濟和安全中尋求最佳運行工況。

3.6 磨組運行方式和二次風配比的影響

合理的燃燒器運行方式，可以保證火焰中心位置。鍋爐磨組運行方式變化時，爐膛火焰中心位置隨之改變，停運A或B磨啟動D或E磨時，爐膛火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，排煙溫度上升，煤粉燃燒不完全，飛灰含碳量增大。故而，日常運行調整多投入下排燃燒器運行，根據機組負荷，少投或不投上排噴燃器。

鍋爐風量的控制要堅持一、二次風配合調節，二次風不僅要滿足燃燒需要，還要補充一次風末端空氣量不足的作用，此外，還在高溫火焰中有攪拌混合的作用，強化燃燒，降低可燃物不完全燃燒損失。運行除了控制總風量外，還要調整二次風箱開度，滿足噴燃器中煤粉濃度偏差造成的需求風量不同，一般按照塔形配煤、配風，適當保證下排噴燃氣高煤量、高風量，保證煤粉有足夠的燃燒時間和空間。降低飛灰可燃物，但也要防止鍋爐結焦。鍋爐正常運行時，爐膛應具有光亮的金黃色火焰，火焰中心在爐膛中部，火焰中不應有煤粉分離出來，也不應有明顯的星點。

4 結束語

通過對我公司鍋爐運行現狀的調查分析，找出造成鍋爐飛灰含碳量高的主要因數，并對部分因數進行調整控制，降低了鍋爐飛灰含碳量。由于鍋爐運行是動態的平衡，飛灰含碳量受諸多因數影響，而且其中很多因數都是相互聯系、相互制約，所以在實際操作中，因全面考慮影響因數，綜合分析調整，最終達到降低鍋爐飛灰含碳量的目的，保證鍋爐安全、高效運行。

參考文獻：

[1]望亭發電廠.鍋爐[M].中國電力出版社，2002.

[2]寧夏中寧發電廠.集控運行規程[S].2008.

[3]姚文達.電廠鍋爐運行及事故處理[M].中國電力出版社，2007.

作者簡介：

王華（1982-），男，回族，寧夏平羅人，助理工程師，工學學士，專業：電氣工程與自動化，目前研究方向：熱能與動力工程，寧夏中寧發電有限責任公司運行部主控。

海發林（1986-），男，回族，寧夏固原人，助理工程師，大專，專業：計算機應用，目前研究方向：熱能與動力工程。