鍋爐飛灰可燃物高的原因及對策

李小崗+劉瑞+賀榮

摘 要：陜西北元集團(tuán)熱電分公司480t/h鍋爐飛灰含碳量由于受低氮燃燒改造、煤粉細(xì)度、煤質(zhì)變化、燃燒工況等諸多因素影響，鍋爐飛灰可燃物嚴(yán)重偏高，致使鍋爐燃燒效率降低。通過調(diào)整試驗，找出了降低飛灰可燃物的有效措施，提高了鍋爐機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；低氮燃燒改造；飛灰可燃物；燃燒調(diào)整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.058

1 簡介

本文所研究項目為陜西北元化工公司的年產(chǎn)值百萬噸級的聚氯乙烯循環(huán)綜合利用項目，化工供熱所用鍋爐由華西能源工業(yè)股份有限公司制造，并配套有125MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組。此鍋爐的布置方式為自然循環(huán)∏型和單汽包室內(nèi)的形式，鍋爐采用緊身封閉方式能夠耐高溫高壓，而且燃燒形式采用四角切圓燃燒的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)固態(tài)排渣的特點。

具體的布局方式如下：全輻射式大屏過熱器布置在有膜式水冷壁形成的爐膛上部；高溫過熱器布置在折焰角上方；低溫過熱器布置在水平煙道上；省煤器和空氣預(yù)熱器布置在尾部，并分別支撐在尾部構(gòu)架上。具體的布局要求如下：所有的過熱器均采用兩次混合，一次左右交叉，兩級噴水減溫的措施；鍋爐爐膛、過熱器均采用全懸吊結(jié)構(gòu)，且區(qū)域內(nèi)需安裝有42個蒸汽吹灰器；低溫過熱器裝有8個長吹灰器、省煤器區(qū)域裝有12個脈沖吹灰器；整臺鍋爐布置一定數(shù)量的測量用孔，火焰監(jiān)視孔，看火孔和必要的檢修門孔。

具體的設(shè)置要求如下：鍋爐鋼架全部采用抗震要求為7級的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。鍋爐中采用的制粉系統(tǒng)為中速磨煤機(jī)直吹式系統(tǒng)，百葉窗式水平濃淡燃燒器被切向布置在四個角，火焰中心為Ф513.3的假想切圓。爐膛內(nèi)的煤粉進(jìn)行燃燒后產(chǎn)生的煙氣的運動路徑為：首先經(jīng)過頂棚的高溫過熱器和全輻射式大屏過熱器，到達(dá)尾部的省煤器和空氣預(yù)熱器，然后進(jìn)入煙道，經(jīng)過低溫過熱器，最后經(jīng)過電除、脫硫引風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵和脫硫處理，再由煙囪排入大氣中。

由于受鍋爐低氮燃燒改造、煤粉細(xì)度、煤質(zhì)變化、燃燒工況等諸多因素影響，№1、2、3、4鍋爐飛灰可燃物嚴(yán)重偏高，成為影響我廠鍋爐煤耗的主要因素，導(dǎo)致鍋爐效率低。由于我廠鍋爐的燃料為煤粉，飛灰的大小對于鍋爐效率的影響較大，飛灰每升高1%，將使發(fā)電煤耗升高約1.33g/kwh。所以降低飛灰可燃物對我廠經(jīng)濟(jì)運行有較大意義。

2 飛灰可燃物嚴(yán)重偏高原因分析

（1）煤種變化：北元集團(tuán)熱電分公司燃煤差異大：煤質(zhì)不統(tǒng)一、配煤不均，且具有不穩(wěn)定的灰份、水份及發(fā)熱量等，使燃料在鍋爐內(nèi)不能完全燃燒。尤其是燃料中的灰份，它本身是不能燃燒的，含量過多還會阻礙其他可燃燒物質(zhì)與氧氣的接觸，影響可燃物質(zhì)的完全燃燒，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的飛灰可燃物增多。

（2）煤粉細(xì)度：鍋爐運行中一般煤粉細(xì)度為R90=22%，2015年，燃用校核煤種時煤粉細(xì)度R90維持在18%～25%，2016年燃用混合煤種時煤粉細(xì)度R90維持在28%～40%，所以煤粉細(xì)度達(dá)到設(shè)計要求時更有利于煤粉的完全燃燒，保證煤粉細(xì)度符合設(shè)計要求是降低飛灰可燃物的有效措施。

（3）磨煤機(jī)一次混合風(fēng)量大：通過試驗發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)運行時，磨煤機(jī)一次風(fēng)混合風(fēng)量較之前大，這樣會增加惰性氣體含量，影響煤粉的完全燃燒，因而導(dǎo)致產(chǎn)生的飛灰可燃物增多。

（4）鍋爐低氮燃燒改造后由于要控制鍋爐出口NOX在設(shè)計值220mg/m3，實際運行中各爐均不同程度地存在著風(fēng)量不足的現(xiàn)象，且滿負(fù)荷時含氧量僅有2.0%～3.0%左右。風(fēng)量不足會導(dǎo)致空氣供應(yīng)不足，使?fàn)t膛內(nèi)的燃料因缺氧而無法進(jìn)行完全燃燒，致使飛灰含碳量增加。總之，燃燒工況是影響飛灰可燃物的主要因素。

（5）一、二次熱風(fēng)溫度偏低：2015年鍋爐脫硝改造時將省煤器管排左右各增加9組，導(dǎo)致一、二次熱風(fēng)溫度低于設(shè)計值30℃左右，嚴(yán)重影響了制粉系統(tǒng)運行和鍋爐燃燒工況，導(dǎo)致飛灰可燃物升高。

（6）運行調(diào)整：由于我廠鍋爐低氮燃燒改造后主汽溫度基本達(dá)不到設(shè)計值，運行人員會提高火焰中心來保證其蒸汽參數(shù)滿足要求，這樣會推遲煤粉的著火時間，使燃燒時間縮短，導(dǎo)致產(chǎn)生的飛灰可燃物增多。

（7）其它因素：1）磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度過低，僅有50～65℃，如此低的溫度將影響煤粉著火和一次風(fēng)溫。2）制粉系統(tǒng)的熱工表計不準(zhǔn)確，運行人員不能依據(jù)熱工表計來調(diào)整燃燒。

3 降低飛灰可燃物的措施

（1）提高設(shè)備的可靠性：每次機(jī)組維修時，便對增加的省煤器管排進(jìn)行部分封堵，這樣可以提高一、二次熱風(fēng)溫度，使之達(dá)到設(shè)計溫度值，以保證達(dá)到燃燒所需風(fēng)溫和磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度，進(jìn)一步為煤粉著火和二次風(fēng)助燃提供有利條件，燃燒工況良好，飛灰可燃物下降。

（2）煤粉細(xì)度：調(diào)整煤粉細(xì)度使之達(dá)到設(shè)計要求，并保證其均勻性，使煤粉能充分地與氧氣混合而進(jìn)行完全燃燒，從而使飛灰可燃物數(shù)量下降。

（3）爐膛供氧量：給爐膛供應(yīng)足夠的空氣量，使燃料與空氣更容易混合，有利于煤粉的完全燃燒，將會使飛灰可燃物數(shù)量降低。

（4）燃燒調(diào)整：通過對燃燒系統(tǒng)小風(fēng)門的優(yōu)化，使飛灰可燃物從降低。適當(dāng)開大燃盡風(fēng)可以降低飛灰可燃物，同時在保證二次總風(fēng)壓的條件下，本鍋爐使用縮腰式配風(fēng)比均等式配風(fēng)更具經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

通過改進(jìn)鍋爐燃燒系統(tǒng)，降低煤粉細(xì)度，提高爐膛供氧量，優(yōu)化燃燒調(diào)整等措施，最終使我廠480t/h鍋爐的飛灰可燃物占比由7.5%降至5.3%，供電煤耗下降2.926g/kW·h。以我廠年發(fā)電量33億kw·h計算，四臺鍋爐每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約9655.8噸，大大提高了鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，減少了鍋爐飛灰、SO2、NOX等的排放，既為我廠創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，又減少了污染物的排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國動力工程學(xué)會主編.火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000（03）.

[2]鍋爐燃燒原理及燃燒設(shè)備（水利電力部生產(chǎn)司）[S].

作者簡介：李小崗（1986-），男，陜西神木人，大專，助理工程師，主要研究為：煤粉鍋爐經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整。