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(chǎn)成本就會越高，直接說明了煤粉質(zhì)量不好，同時也會帶來生產(chǎn)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(dá)標(biāo)嚴(yán)重影響著企業(yè)效益與生產(chǎn)安全。本文就鍋爐飛灰含碳量形成的原因進(jìn)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(yè)更好更長久的走下去。

【關(guān)鍵詞】鍋爐設(shè)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(shè)施，煤粉能否合理的利用也就成了大家比較關(guān)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(zhì)量和鍋爐運行情況等多種因素的影響，同時也與企業(yè)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(yōu)化措施和方案。

1、造成飛灰含量高的成因

1.1 煤粉的質(zhì)量。因受市場與成本的影響，目前大多數(shù)電廠所用的燃煤均為揮發(fā)分低、灰分較大并且煤質(zhì)易發(fā)生改變。像揮發(fā)分低，則導(dǎo)致煤粉所需著火溫度較之升高，原有的溫度不能滿足當(dāng)下著火條件，不易燃燒，因此會導(dǎo)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(jīng)燃燒就產(chǎn)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(zhì)變化多，在與爐火燃燒時本質(zhì)發(fā)生變化，原有的燃燒效率不復(fù)存在，改變的越頻繁則越易出現(xiàn)燃燒不足，飛灰含碳量也會越高。

1.2 煤粉顆粒大小。越細(xì)的煤粉燃燒時與空氣接觸的面積也就越大，越容易點著，當(dāng)爐內(nèi)煤粉都著火時則爐膛也就達(dá)到了所謂的著火點，著火點提前則相應(yīng)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(xué)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(guān)系，所以應(yīng)盡量使煤粉的顆粒更加細(xì)小，常見的措施有增加磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速或是減小在入口的一次風(fēng)壓。當(dāng)磨煤機(jī)使用一定期限后，磨輥間隙會變大，此時可利用檢修機(jī)會趁機(jī)調(diào)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(dá)到預(yù)期的效果。同樣的分離器轉(zhuǎn)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(jī)器使用壽命并不能帶來產(chǎn)量上的變化，所以在調(diào)整磨輥間隙和分離器轉(zhuǎn)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(shù)值也不同，應(yīng)注意煤的種類，方便調(diào)整。

1.3 爐火燃燒的位置。首先煤粉在爐內(nèi)分為著火、燃燒、燃盡三個過程，從進(jìn)入爐膛到最后離開的這段時間總的叫做在爐內(nèi)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(dǎo)致燃燒不充分，含碳量增高。常見的還會改變?nèi)紵鲾[角的大小調(diào)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(fēng)情況也會影響火焰中心位置，因此應(yīng)適當(dāng)減少漏風(fēng)，常見操作是對爐膛負(fù)壓的合理調(diào)整。

1.4 配風(fēng)的風(fēng)速風(fēng)量。配風(fēng)分為一次配風(fēng)二次配風(fēng)。一次配風(fēng)風(fēng)壓過大過小都會使飛灰含碳量增加，風(fēng)壓過小則影響磨煤機(jī)干燥出力，使得煤粉顆粒受到影響，進(jìn)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(fēng)管的堵塞影響使用。風(fēng)壓過高則會使風(fēng)速增加，由于風(fēng)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(fēng)主要是對爐內(nèi)空氣動力場的調(diào)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(shù)的影響。過剩空氣系數(shù)的大小是影響含碳量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。系數(shù)過小會使鍋爐內(nèi)氧氣量減少，在煤粉燃燒時會處于缺氧燃燒的狀態(tài)，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(shù)過大則會使?fàn)t膛內(nèi)氣體流量增大流速增加，期間帶走大量熱，導(dǎo)致爐內(nèi)溫度降低，這樣會縮短煤粉的燃燒時間導(dǎo)致燃燒不充分，造成飛灰含碳量加劇。所以說過剩空氣系數(shù)的大小嚴(yán)重影響著煤粉含碳量的多少，合適的空氣系數(shù)對于鍋爐燃燒來說有著極其重要的作用。

2、飛灰含碳量優(yōu)化措施

2.1 提高煤粉質(zhì)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(zhì)也不同，常見的是對揮發(fā)分、水分、灰分的區(qū)分。揮發(fā)分中多是可燃性的氣體所以揮發(fā)分越好的煤粉，燃燒效率越好。此類煤粉在進(jìn)入爐膛內(nèi)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(dǎo)致爐膛內(nèi)溫度降低，嚴(yán)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(chǎn)安全和尾部受熱面造成嚴(yán)重影響。所謂灰分則是煤粉中的雜質(zhì)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(zhì)過大，同樣的生產(chǎn)成本所產(chǎn)生的熱量等會降低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)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(huán)境。所以綜上可見，要想提高煤粉質(zhì)量，就要選擇揮發(fā)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(jī)不盡相同，所以在煤粉入爐時應(yīng)提前調(diào)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(xì)度的常見分類：首先是受磨煤機(jī)負(fù)荷的影響，此時風(fēng)煤比不變，煤粉粗細(xì)度與磨煤機(jī)負(fù)荷成正比。其次是在磨煤機(jī)負(fù)荷不變時，分離器擋板的開合角度影響著煤粉粗細(xì)度。最后是鋼球裝載量和存煤量也影響著煤粉粗細(xì)度。根據(jù)上述描述可以看出要想得到合適的煤粉，可以通過調(diào)整分離器開合角度，以及合適的磨煤機(jī)負(fù)荷，正確的鋼球裝載量和存煤量來控制產(chǎn)生的煤粉粗細(xì)，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(diào)整。為保證爐火中心位置的合理一般會調(diào)整燃燒器的布置方式。常有的就是將一次風(fēng)布置在燃燒器下端，二次風(fēng)噴口則會每層都設(shè)置，旨在增加煤粉濃度，這樣就能使燃燒器局部熱負(fù)荷與溫度趨于一致。令一次風(fēng)和二次風(fēng)相遇的時間延緩，能夠改變爐膛內(nèi)氣流環(huán)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(nèi)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(yīng)調(diào)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(fēng)的合理調(diào)配。首先應(yīng)提高一次風(fēng)壓，增大風(fēng)壓后會使得進(jìn)入爐內(nèi)的煤粉有較強(qiáng)的吸熱能力，可以盡快的進(jìn)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(fēng)壓得方法是提高省煤器和空預(yù)器的吹灰能力，同時再改變磨煤機(jī)的出力。這樣就能保證出口處的風(fēng)溫使其風(fēng)壓提高。應(yīng)調(diào)整一二次風(fēng)量比，一次風(fēng)量過高時，二次風(fēng)空預(yù)器會出現(xiàn)大量的漏洞，影響煤粉的燃燒，所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實情況找出合理的配風(fēng)比，達(dá)到所追求的目標(biāo)。

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

2.6 加強(qiáng)空預(yù)器吹灰。首先應(yīng)通過對堵灰現(xiàn)象的控制使傳熱效果增強(qiáng)，借此來保證一二次風(fēng)的溫度。為防止引風(fēng)機(jī)出力不足應(yīng)保證空預(yù)器差壓恒定不能過大，這樣才能確保鍋爐整體風(fēng)量。同時鍋爐的負(fù)壓也會影響煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒時間，所以負(fù)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(nèi)負(fù)壓較為理想，能夠達(dá)到預(yù)期效果。

3、結(jié)語

在當(dāng)下電廠的生產(chǎn)中，鍋爐燃燒起著很重要的作用，而飛灰含碳量的存在嚴(yán)重制約著鍋爐燃燒的效率，影響著電廠的經(jīng)濟(jì)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(yōu)化措施。所以電廠所有工作人員應(yīng)該從意識上提高對飛灰含碳量的重視，根據(jù)提出的優(yōu)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(chǎn)效益的提高做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鶯歌.大型電站鍋爐飛灰含碳量的調(diào)整與控制[J].東北電力技術(shù)，2007（11）：24-27.

[2]王天宇.燃煤鍋爐熱效率提高方法及優(yōu)化效果[J].民營科技，2011（07）：12-13.

[3]劉為展.燃煤摻燒時鍋爐飛灰含碳量大的原因分析及調(diào)整措施[A].節(jié)能減排學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2011，23（15）：03.

[4]何宏舟.CFB鍋爐潔凈燃燒福建無煙煤的理論與試驗研究[D].浙江大學(xué)，2005年.

[5]周新剛.燃煤電廠鍋爐飛灰含碳量影響因素分析及對策[J].節(jié)能，2005.