鍋爐飛灰含碳量偏高原因及解決方案淺析

趙占裕,王 睿,張繼超（.華能大慶熱電有限公司,黑龍江 大慶6000；.吉林電力股份有限公司四平第一熱電公司,吉林 四平600；.東北電力大學,吉林 吉林000）

鍋爐飛灰含碳量偏高原因及解決方案淺析

趙占裕1,王 睿2,張繼超3
（1.華能大慶熱電有限公司,黑龍江 大慶163000；2.吉林電力股份有限公司四平第一熱電公司,吉林 四平136001；3.東北電力大學,吉林 吉林132000）

摘 要：飛灰含碳量為影響鍋爐效率的重要因素之一。本文針對我廠鍋爐飛灰含碳量偏高的實際情況，分別從入爐煤的著火、燃燒以及燃燼實際過程的多方面進行分析，查找影響飛灰含碳量高的因素主要有：煤粉細度、一次風速、配風方式、磨煤機運行方式、負荷及煤種變化等，并針對以上影響因素，提出合理應對方案。

關鍵詞：鍋爐；飛灰含碳量；原因分析；燃燒過程

0 引言

考慮鍋爐效率，機械不完全燃燒損失以及排煙損失是當中兩個主要的熱損失,所以需要重點研究這兩項損失。但是排煙損失的降低是有限制的，所以降低機械不完全燃燒損失是節能降耗的突破口，而在此項損失中，飛灰含碳量占有主要位置。因此，深入研究影響飛灰含碳量變化的因素，具有重要的實際應用價值。

1　 鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

1.1 煤粉燃燒過程

煤粉的燃燒過程大致可以按照以下幾個步驟進行：即加熱干燥、揮發分析出著火、燃燒、燃燼，而著火和燃燼在該過程中起著重要的作用。確保快速而平穩的著火，使得燃燒和燃盡得以快速實現，是保證完全燃燒的前提。在煤粉的著火過程中，煤粉被包圍在一次風中，可得到充足的氧氣，因氣流溫度過低的煤粉，需快速升溫，進而達到煤粉著火所需溫度，并隨燃燒過程的持續進行而不斷升溫[1]。

1.2 影響飛灰含碳量的主要因素

1.2.1 煤種影響

一般而言，飛灰含碳量隨煤種干燥基揮發分含量增加而減少，但揮發分高、含灰量低的煙煤也會導致飛灰含碳量高的情況，具體會因為劇烈的一次破碎和二次破碎導致了細的焦炭顆粒被大量的產生。在實際工況中，燃燒形成的很多的飛灰顆粒的含碳量與劣質的煤有很大的關系。我們把干燥無灰基揮發分同發熱量飛灰含碳量升高量進行比例處理[2]，就可以獲得一個數值。本數值可以作為衡量煤質的標準。通過這個數值的分析就能夠考究出飛灰含碳量和煤質之間的關系[2]。

1.2.2 煤粉細度

煤粉細度在飛灰含碳量的影響因素中占據重要位置。煤粉細度與單位質量的煤粉表面積的大小成正比，與氧的接觸面積成正比，與揮發分的析出、著火及燃燒反應速度成正比。因此，煤粉的精細度，直接影響了著火速度，進而影響著煤粉燃盡所用時間的長短。所用時間越短，煤粉燃盡率越高，從而降低了飛灰含碳量[3]。

1.2.3 一次風速的影響

一次風速不高的時候，就經常造成一次風管的嚴重堵塞，當情況特別嚴重的時候會導致損壞燃燒器。然而如果一次風速較高時，還可能會導致煤粉氣流的延遲著火，從而大大減短燃燒過程；過大的煤顆粒，可獲取較大的動能，從而由煤粉氣流飛入到煤粉周圍的缺氧區，使得煤粉的燃盡過程受到影響[4]。

1.2.4 過量空氣系數

當過量空氣系數很小時，煤粉燃燒處于缺氧的情況下，使得煤粉的燃盡度降低。而爐膛出口處的飛灰含碳量將會升高。當過量空氣系數達到一定值后，送風量的增大將不會再對過量空氣系數起到影響，如圖2所示。但在過量空氣系數增加的過程中，排煙損失也隨之在增大。因此，對鍋爐來講，需得到一個過量空氣系數的最佳值[5]。

1.2.5 機組運行工況的影響

鍋爐在低負荷的狀態下運行時，總煤量不斷降低，爐膛溫度也隨之下降，進而受熱面的吸熱量也不斷降低，從而導致飛灰含碳量的不斷上升。相反的，在煤質不變且高負荷的情況下，總風量不斷上升，爐膛溫度也隨之上升。雖然，煤粉在爐膛中的時間比較短，但其燃燒程度卻很高，從而有效降低的飛灰含碳量。因此，要對機組負荷對飛灰含碳的影響進行全面分析與研究。

2　 降低鍋爐飛灰含碳量的方法

針對上述飛灰含碳量的影響因素的研究，可采取一下方式對其進行改進：

2.1 降低風煤比

火電廠一般通過燃燒試驗確定最優風煤比，該值一般在2.0左右。而在運行中維持在最優比附近。但是，運行中，情況比較復雜，一次風粉速率受風管和噴嘴的影響，一次風粉加速管會推遲著火點位置。調整燃燒的深度，使得風煤比降低。造成一次風速降低，有可能增加了一次風管堵粉。為避免此類情況，在減少風煤比時，限制一次風速量減少，不低于50t/h。

2.2 控制合適的煤粉細度

如果我們送入的煤粉細度明顯降低的時候，那么需要燃燒顆粒的時間也會下降。但煤粉的燃燒接觸面將隨之增大，從而大大提高了燃燒速度。因此，需選取合理的制粉系統調節方法，使煤粉細度達到最佳情況。

2.3 燃燼階段供給充足的氧氣

在常規鍋爐工況的過程中，對氧量監視與調整十分必要，以確保提供的氧量足夠使用。如果需要提供的負荷變大，就可以人工的手動進行控制風量，提高風量，這樣就能提供負荷增加情況下的輸出量。先加入煤、后加入風的缺氧燃燒的不足。

2.4 優化磨煤機運行方式

我們可以利用下層磨來保證整個的出力運行，然后可以在低負荷運行的時候利用上層磨。這樣就能充分利用煤機增加下層磨的使用情況，進一步的達到煤粉細度能夠獲得最好情況。然而，該運行方式并不適合應用到相對較難磨的煤中。當總風量保持不變時，對燃盡風的降低，等同于對燃燒區域的送風的提高，進而使的燃燒現象提前，使得火焰中心得以降低，從而將燃燒速度增加。

2.5 改善燃煤質量

通常，電站選用燃用混煤，這就需要在配比過程中參考適當的比例，使得燃煤盡量接近設計煤種。在分析和判別燃煤的燃燒特性的過程中，可采取通用準則Fz法，通過Fz，對煤粉氣流著火與穩燃的難易情況進行直接判別。另外，需要根據所選取的煤種,選定最佳的煤粉細度。

3　 結束語

經上述分析，本文分析研究了碳量的主要控制原因，其中包括，即煤質的情況變化、煤粉顆粒的大小和燃燒程度的調節。若要對飛灰含碳量進行降低，進而對鍋爐效率進行提高，從而使得生產成本下降,這就需要首先逐個解決空氣預熱器漏風及積灰、鍋爐輔機故障高等影響風粉合理配置、爐熱負荷燃燒狀況的問題。其次，對整體運行進行優化，合理配風，從而使得爐膛內得以充分燃燒，以實現降低飛灰含碳量、節約能源的目標。

參考文獻：

[1]葉學民,彭波.燃煤電站鍋爐飛灰含碳量偏高的原因分析與解決措施[J].鍋爐技術,2004,35(03):49-52.

[2]鞏漢強,劉兆俊.1025t/h鍋爐飛灰可燃物含量高的原因分析及改進[J].華電技術,2010,32(03):4-6.

[3]周新剛,劉志超等.燃煤電廠鍋爐飛灰含碳量影響因素分析及對策[J].節能,2005(09):45-47.

[4]尚志強,常晨.通過燃燒器改造降低鍋爐飛灰含碳量[J].華北電力技術,2008(01):35-37.

[5]Backreedy,Prediction of unburned carbon and NOX in a tangentially fired power station using single coals and blends[J].Fuel,2005.84(17):219-2203.

作者簡介：趙占裕(1971-)，男，黑龍江大慶人，本科，工程師，研究方向：電廠化學環保方面的工作。