超臨界W火焰鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

陶亮

【摘 要】對大型電站煤粉鍋爐而言，在各項熱損失中，機械不完全燃燒熱損失僅次于排煙熱損失，約占鍋爐熱效率的0.5 %～3%。機械未完全燃燒損失增大，主要就是由于飛灰可燃物偏高造成的。對于600MW機組，飛灰可燃物每升高1%，供電煤耗增加0.6g/KW.h。此外飛灰可燃物增高，會造成爐膛出口煙溫升高，位于該區(qū)域的受熱面管壁超溫、爆管可能性增大。對此，本文將對超臨界W火焰鍋爐飛灰含碳量高的原因全面的分析。

【關鍵詞】飛灰含碳量；原因分析；降低措施

0 引言

奉節(jié)電廠#2鍋爐采用了東方鍋爐股份有限公司制造的型號為DG-1852/25.31-Ⅱ8型鍋爐，其主要技術特征為超臨界參數、W型火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流鍋爐。單爐膛露天島式布置，燃用無煙煤，一次再熱，平衡通風，固態(tài)排渣，全鋼架，全懸吊結構，п型鍋爐。

制粉系統(tǒng)：采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓冷一次風直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐配6臺雙進雙出鋼球磨煤機，磨煤機出口采用動態(tài)分離器，磨煤機中的鋼球為節(jié)能鋼球。每臺磨煤機帶4只雙旋風煤粉濃縮燃燒器。雙旋風煤粉燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上，前、后墻各12只。

鍋爐二次風主要從爐膛前后墻在高度方向上分層送入爐內，各燃燒器的二次風箱配風均獨立可調，燃燒器之間并無相互擾動，形成良好的分級燃燒和均勻的熱負荷分布。二次風箱設有A、B、C、D、F擋板，其中風箱擋板A、B、D為手動，日常運行時不調節(jié)。風箱擋板C、F為氣動調節(jié)，可根據鍋爐負荷及燃燒情況進行調節(jié)并控制分級配風風量。水冷壁上部還布置有26只燃盡風調風器，前、后墻各13只，所需風量通過燃盡風箱入口風門擋板進行調節(jié)。

#2機組投產至2017年8月份以來飛灰含碳量在機組負荷600MW時，均在8%左右。嚴重影響鍋爐的效率。經過相關人員摸索調整后，其在機組負荷600MW時飛灰含碳量將至6%左右。

1 飛灰含碳量偏高的原因

當煤粉氣流在爐膛內的燃燒和燃盡過程不充分時，勢必造成機械未完全燃燒熱損失增大，飛灰含碳量升高。影響飛灰含碳量變化的因素主要有：煤粉細度、煤種特性、二次風量等因素。

1.1 煤粉細度的影響

煤粉細度對其煤粉的燃燒和燃盡性能有較大影響。煤粉細度越大，即煤粉顆粒粒徑越大，其燃盡性能較小；粒徑顆粒越差，勢必造成煤粉燃盡時間延長，不完全燃燒損失增大，飛灰含碳量升高，從而降低鍋爐效率。細煤粉雖然容易著火和燃燒，但煤粉顆粒過細將會增加制粉系統(tǒng)的耗電量和加大磨煤機的磨損量。因此，在鍋爐設備運行中，應綜合考慮不完全燃燒損失和制粉能耗的要求，使之達到最小，即尋找煤粉經濟細度或最佳細度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰含碳量。

我廠#2爐由于磨煤機采用節(jié)能鋼球，磨內鋼球量不足，這樣使得磨出力不足，煤粉細度增大。

1.2 煤種特性的影響

目前，國內大多數電廠存在鍋爐燃燒實際煤種與設計煤種不符的情況，這是因為電廠用煤來源比較復雜，大礦煤與小窯煤混用的情況非常普遍，造成煤質成分如揮發(fā)分、水分、灰分和發(fā)熱量等主要指標不穩(wěn)定，從而對煤粉的完全燃燒產生很大的影響，導致飛灰含碳量發(fā)生顯著變化。我廠#2爐的設計煤種為無煙煤，熱值21400kJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)份9.9，哈氏可磨系數為70。我廠#2鍋爐2017年08月左右，五臺磨燃用的煤種一般為山西晉城煤（低硫高熱值無煙煤），其熱值一般在23000kJ/kg左右，干燥無灰基揮發(fā)份5，哈氏可磨系數為50。另一臺磨燃用煤種為萬州煙煤，其熱值一般在20000kJ/kg左右，干燥無灰基揮發(fā)份25，哈氏可磨系數為80。由于五臺磨的煤種難磨，且揮發(fā)分低。導致煤粉顆粒大，且不易著火。最終使得鍋爐飛灰含碳量增加。

1.3 二次風量及過量空氣系數的影響

鍋爐燃燒所需的氧量供應主要來自二次風，如果二次風量偏小，勢必影響爐內的燃燒工況，使爐內易出現缺氧燃燒現象，導致飛灰含碳量增大。我廠#2機組高負荷下風量相對較低，燃燒區(qū)域缺氧燃燒，使燃盡率降低。燃燒后期混合差。W 火焰燃燒鍋爐燃燒器氣流擴散角較小，射程較遠，各燃燒器獨立工作。燃燒器沿整個爐拱寬度布置，距離隨寬度拉得很開，各煤粉管道較大的粉量差異下不能相互補充因此，無煙煤將會有相當部分處于缺氧狀態(tài)下燃燒，這樣必然會使燃燼率降低。

2 降低飛灰含碳量的措施

（1）控制煤粉細度。通過控制和調整分離器轉速，磨煤機分離器變頻不低于 60%，保證細度穩(wěn)定，正常。控制磨煤機電流，對電流偏低的 幾臺磨煤機補加鋼球。

（2）對燃盡風就地擋板進行調整。調整主要方向為將中部直流風開大，兩側旋流風關小，以達到沿寬度方向氧量盡量平衡，消除局部CO。

（3）針對高負荷下爐膛中部缺氧，燃燒調整方面，高負荷增加了送風量，對F擋板進行了調整，將中間區(qū)域擋板適當開大，加強了爐膛中部補風，改善燃燒區(qū)域缺氧燃燒情況。高負荷下，在脫硝入口NOx不超設計值的情況下，適當關小燃盡風，以提高燃燒區(qū)域風量。在600MW下，如果NOx滿足運行要求，可將燃盡風層擋板關小，位于爐膛中部F擋板開大。燃盡風層擋板一般在50%～65%區(qū)間，可根據實際情況，適當增減。中部F擋板可開至60%開度。此目的強化爐膛內燃燒，減少分級用風。

（4）為了使一次風具有一定的下沖動能，將B擋板由30%開至40%，將各燃燒器消旋桿下放一格，增加火焰行程。

（5）提高了無煙煤磨煤機出口風溫，控制出口風溫120℃左右。

（6）燃煤得摻燒。高負荷下，保持一臺磨燃用煙煤。再參配兩臺磨易磨煤，如：高硫份高熱值無煙煤，其他三臺磨采用難磨低硫高熱值無煙煤。煙煤屬于易燃煤，對于煤粉細度要求不高，可以將煙煤出力增加，減少低硫高熱值無煙煤的出力，提高分離器轉速，以降低飛灰可燃物。高負荷時，制粉系統(tǒng)調整原則：提高高硫無煙煤和煙煤的制粉出力，降低難磨制的低硫高熱值無煙煤制粉出力，提高其分離器轉速 70%以上，容量風門開度不大的情況下，難磨煤的磨煤機分離器的轉速嚴禁低于65%，以保證細度的穩(wěn)定，降低飛灰可燃物。

（7）制粉系統(tǒng)保持在最佳出力，控制煤粉細度。制粉系統(tǒng)調節(jié)，幅度不宜過大，盡量保持分離器轉速穩(wěn)定，根據容量風的開度，及時調整給煤量，保證風煤比的穩(wěn)定，防止堵磨。在不堵磨的前提下，盡量提高磨煤機料位并保持料位的穩(wěn)定。可根據磨煤機電流、分離器出口濃度、磨煤機出口溫度、磨煤機進出口壓差、就地聽音綜合判斷是否堵磨。熱一次風母管壓力：高負荷控制8～9Kpa；低負荷控制7～8Kpa。磨煤機出口溫度控制：無煙煤控制115℃～120℃，煙煤控制60℃～70℃。

3 結論

從煤粉細度、煤種特性、二次風量等方面對飛灰含碳量變化的影響規(guī)律看出在鍋爐運行時，必須全面考慮各種措施間的緊密聯(lián)系和互相依賴性，并根據實際鍋爐機組特性和現場具體條件正確處理，從而達到降低飛灰含碳量、節(jié)約能源的目的，保障燃煤電站鍋爐的安全、高效運行。

【參考文獻】

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