鍋爐飛灰含碳量成因及降低措施

蔡杰

【摘要】飛灰含碳量表示鍋爐燃燒的效率，含碳量越高則鍋爐燃燒效率低，生產成本就會越高，直接說明了煤粉質量不好，同時也會帶來生產安全問題，容易造成爆炸等事故。因此鍋爐飛灰含碳量是否達標嚴重影響著企業效益與生產安全。本文就鍋爐飛灰含碳量形成的原因進行探究分析，找出問題的根本，并提出了降低含碳量的有效措施，以此解決鍋爐煤粉燃燒時的效率問題和安全問題，使企業更好更長久的走下去。

【關鍵詞】鍋爐設備；飛灰含碳量；成因問題；降低措施

引言

對于很多電廠來說，鍋爐燃燒是很重要的能源設施，煤粉能否合理的利用也就成了大家比較關注和重視的話題。飛灰含碳量直接反映燃燒效率，其含碳量的高低又受到煤粉自身質量和鍋爐運行情況等多種因素的影響，同時也與企業效益直接掛鉤，所以下文直接著眼于飛灰含碳量高的原因，從根源上提出優化措施和方案。

1、造成飛灰含量高的成因

1.1 煤粉的質量。因受市場與成本的影響，目前大多數電廠所用的燃煤均為揮發分低、灰分較大并且煤質易發生改變。像揮發分低，則導致煤粉所需著火溫度較之升高，原有的溫度不能滿足當下著火條件，不易燃燒，因此會導致煤粉的燃燒效率降低，飛灰中的含碳量明顯提高。而灰分較大則一經燃燒就產生灰燼，生成的灰燼附著在未燃燒煤粉表面一定程度上影響了煤粉的燃燒，阻擋了火勢，造成煤粉燃燒不充分，同樣也會造成飛灰含碳量升高。最后煤質變化多，在與爐火燃燒時本質發生變化，原有的燃燒效率不復存在，改變的越頻繁則越易出現燃燒不足，飛灰含碳量也會越高。

1.2 煤粉顆粒大小。越細的煤粉燃燒時與空氣接觸的面積也就越大，越容易點著，當爐內煤粉都著火時則爐膛也就達到了所謂的著火點，著火點提前則相應的燃燒時間也就增長，煤粉燃燒的更加充分，飛灰含碳量就會減少。有科學研究表明煤粉燃燒殆盡的時間與煤粉顆粒直徑的大小有一定線性關系，所以應盡量使煤粉的顆粒更加細小，常見的措施有增加磨煤機旋轉分離器轉速或是減小在入口的一次風壓。當磨煤機使用一定期限后，磨輥間隙會變大，此時可利用檢修機會趁機調整磨輥間隙，使它能夠分離出顆粒大小適中的煤粉，要注意的是并不是磨輥間隙越小越好，這也是有一定的范圍，在合適的情況下才能達到預期的效果。同樣的分離器轉速也有分界，并不是越快越好。這樣只會增加不必要的損耗，降低機器使用壽命并不能帶來產量上的變化，所以在調整磨輥間隙和分離器轉速時要找到最佳位置，就會得到想要的煤粉。不同的煤種所需的數值也不同，應注意煤的種類，方便調整。

1.3 爐火燃燒的位置。首先煤粉在爐內分為著火、燃燒、燃盡三個過程，從進入爐膛到最后離開的這段時間總的叫做在爐內的燃燒時間，時間的長短影響著飛灰含碳量的多少，時間越長則更容易燃燒殆盡。其中影響著燃燒時間的就是火焰的中心位置，中心過高則會減少燃燒時間，導致燃燒不充分，含碳量增高。常見的還會改變燃燒器擺角的大小調整火焰中心位置，來延長燃燒時間，使煤粉燃燒充分，降低含碳量。要注意的是擺角太大會使火焰中心偏離，容易對燃燒器和鍋爐管壁造成破壞。爐膛的漏風情況也會影響火焰中心位置，因此應適當減少漏風，常見操作是對爐膛負壓的合理調整。

1.4 配風的風速風量。配風分為一次配風二次配風。一次配風風壓過大過小都會使飛灰含碳量增加，風壓過小則影響磨煤機干燥出力，使得煤粉顆粒受到影響，進而改變著火點，造成燃燒時間縮短燃燒不充分，還會造成一次風管的堵塞影響使用。風壓過高則會使風速增加，由于風速過快會使得煤粉氣流加熱的時間減少造成加熱不充分，也會使著火點后移，這樣也會使得含碳量升高。二次配風主要是對爐內空氣動力場的調整。合理的空氣動力場能夠使煤粉和空氣充分的接觸，這樣就能夠使煤粉燃燒更加充分，氮氧化合物的含量也會減少，綜合來看飛灰中可燃物的含量就會降低，含碳量也隨之降低。

1.5 過剩空氣系數的影響。過剩空氣系數的大小是影響含碳量的重要標準之一。系數過小會使鍋爐內氧氣量減少，在煤粉燃燒時會處于缺氧燃燒的狀態，由于不完全燃燒，此時所生成的飛灰中碳的含量會有顯著升高。系數過大則會使爐膛內氣體流量增大流速增加，期間帶走大量熱，導致爐內溫度降低，這樣會縮短煤粉的燃燒時間導致燃燒不充分，造成飛灰含碳量加劇。所以說過剩空氣系數的大小嚴重影響著煤粉含碳量的多少，合適的空氣系數對于鍋爐燃燒來說有著極其重要的作用。

2、飛灰含碳量優化措施

2.1 提高煤粉質量。首先因為市場上所使用的煤粉也有很多種類，不同的煤粉性質也不同，常見的是對揮發分、水分、灰分的區分。揮發分中多是可燃性的氣體所以揮發分越好的煤粉，燃燒效率越好。此類煤粉在進入爐膛內時比其他的煤粉要更加容易著火，同時也比較容易燃燒，這樣的煤粉燃燒時間短但一般都然能燃盡，也能降低飛灰中的含碳量。水分高的煤粉在燃燒時會吸收大量的熱，這樣就會導致爐膛內溫度降低，嚴重縮短燃燒時間，影響煤粉的完全燃燒，增加含碳量。同時水蒸氣的大量生成會對生產安全和尾部受熱面造成嚴重影響。所謂灰分則是煤粉中的雜質成分。灰分大的煤粉雖然在一定程度上會減少飛灰中的含碳量，但因煤粉中雜質過大，同樣的生產成本所產生的熱量等會降低，嚴重影響生產效益。同時灰分大的煤粉中所存在的不可燃物比例增大，所以燃燒生成的廢渣也會增多，廢渣的處理則會污染環境。所以綜上可見，要想提高煤粉質量，就要選擇揮發分好、水分低、灰分小的煤粉種類，這樣就能有效降低飛灰中含碳量的大小。

2.2 控制煤粉顆粒大小。因為磨煤機不盡相同，所以在煤粉入爐時應提前調整粗粉分離器擋板的開合大小，磨出較為合理的煤粉尺寸大小。影響煤粉粗細度的常見分類：首先是受磨煤機負荷的影響，此時風煤比不變，煤粉粗細度與磨煤機負荷成正比。其次是在磨煤機負荷不變時，分離器擋板的開合角度影響著煤粉粗細度。最后是鋼球裝載量和存煤量也影響著煤粉粗細度。根據上述描述可以看出要想得到合適的煤粉，可以通過調整分離器開合角度，以及合適的磨煤機負荷，正確的鋼球裝載量和存煤量來控制產生的煤粉粗細，以此來獲得所需的煤粉。

2.3 對爐火燃燒角度位置的合理調整。為保證爐火中心位置的合理一般會調整燃燒器的布置方式。常有的就是將一次風布置在燃燒器下端，二次風噴口則會每層都設置，旨在增加煤粉濃度，這樣就能使燃燒器局部熱負荷與溫度趨于一致。令一次風和二次風相遇的時間延緩，能夠改變爐膛內氣流環境，從而引起著火條件的變化。為降低火焰中心一般常投下層燃燒器，這樣不僅改變了火焰中心，還使得煤粉在爐內的時間增長，有利于煤粉的充分燃燒。再有，火焰中心位置也很重要，不能過高不能過低，應調整燃燒器角度找出合理的火焰中心，保證爐火溫度和燃燒時間，降低飛灰含碳量。

2.4 對配風的合理調配。首先應提高一次風壓，增大風壓后會使得進入爐內的煤粉有較強的吸熱能力，可以盡快的進入且延長燃燒時間，這樣就能使得煤粉燃燒更加充分。常見的提高風壓得方法是提高省煤器和空預器的吹灰能力，同時再改變磨煤機的出力。這樣就能保證出口處的風溫使其風壓提高。應調整一二次風量比，一次風量過高時，二次風空預器會出現大量的漏洞，影響煤粉的燃燒，所以應根據現實情況找出合理的配風比，達到所追求的目標。

2.5 增加可調整型的衛燃帶。衛燃帶是存在于燃燒器標高附近水冷壁管周圍的，一層具有耐火性能的防火材料。衛燃帶的作用就是在使用揮發性低的煤粉時，煤粉的揮發熱不能保證爐膛內燃燒所需，此時衛燃帶就會發揮降低吸熱的作用，保持爐膛內溫度達到煤粉燃燒熱，以此來保證燃燒的順利進行。

2.6 加強空預器吹灰。首先應通過對堵灰現象的控制使傳熱效果增強，借此來保證一二次風的溫度。為防止引風機出力不足應保證空預器差壓恒定不能過大，這樣才能確保鍋爐整體風量。同時鍋爐的負壓也會影響煤粉在爐膛內的燃燒時間，所以負壓不能過大，過大會造成飛灰含碳量增加，所以一般都控制在50～80Pa，該范圍內負壓較為理想，能夠達到預期效果。

3、結語

在當下電廠的生產中，鍋爐燃燒起著很重要的作用，而飛灰含碳量的存在嚴重制約著鍋爐燃燒的效率，影響著電廠的經濟效益，所以本文針對飛灰含碳量的問題，從含碳量的形成開始探究，找出其原因，并提出更為合理有效的優化措施。所以電廠所有工作人員應該從意識上提高對飛灰含碳量的重視，根據提出的優化措施具體落實到個人，力求使飛灰含碳量降到最低，提高鍋爐燃燒效率，為電廠生產效益的提高做出貢獻。

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