電站鍋爐飛灰含碳量的優化控制研究

韋斌

摘 要 飛灰含碳量過高會嚴重影響鍋爐的運行效率，影響鍋爐的熱能傳遞，優化鍋爐燃燒的經濟性能。在鍋爐運行過程中，管理人員需明確鍋爐飛灰含碳量過高的原因，采取針對性的優化控制措施。本文基于電站鍋爐飛灰含碳量問題，闡述了鍋爐飛灰含碳量過高的原因，并提出了含碳量優化控制的措施，旨在為相關部門提供經驗借鑒。

關鍵詞 電站鍋爐；飛灰含碳量；煤粉細度；優化控制

前言

鍋爐電力發電是優化我國電力能源的主要形式，受燃燒材料、排煙系統影響，鍋爐燃料燃燒會造成大量的熱損失，甚至會增加鍋爐內部飛灰的含碳量，導致其出現能源浪費的情況。基于電站鍋爐飛灰含量過高的問題，有關部門需從材料角度、燃燒空間角度，對其進行優化控制，使含碳量能夠穩定在指定系數之下，實現鍋爐能源燃燒效率的最大化。

1 電站鍋爐飛灰含碳量過高原因

煤粉在燃燒作用下，會產生大量的燃燒廢物，其中就包括飛灰，飛灰是煤粉無法充分燃燒所殘留的廢棄物，若其含碳量過高，會導致燃燒空間內的燃燒效率較低，若其含碳量過高，甚至會降低熱能的傳遞效率。基于此，對含碳量過高的原因進行分析，具有以下幾點因素，一是煤種，揮發分高、含灰量較低的煤炭種類會造成含碳量過高情況。二是煤粉細度，若煤粉越細，則燃燒時間越短，飛灰含碳量則會越低。三是排風系統，風速過高、過低均會對煤炭燃燒造成影響，若風速過低，會導致管道堵塞。若風速過高，會產生延遲著火，均會對飛灰含碳量造成影響。四是過量空氣系數，較大的過量空氣系數會導致其出現嚴重的排煙損失。五是鍋爐機組質量，質量較差的鍋爐機組是造成飛灰含碳量過高的主要原因[1]。

2 電站鍋爐飛灰含碳量優化控制措施

2.1 優化煤炭材料質量

在鍋爐飛灰含碳量檢測過程中，不同煤種的燃燒會產生不同的燃燒效應，其含碳量也會有所不同。結合試驗結果，并利用神經元系統對其進行模型構建，將六個廠家的煤種進行對比，在保障給煤量、系統運行狀況一致的前提下，對其參數進行了考慮，結合試驗分析結構，不同煤種飛灰的數量大不相同，含碳量也有所差異。基于此試驗結果，對飛灰含碳量進行優化控制，具有適應性特征。以某電站鍋爐廠為例，其煤種為混合的燃用型煤炭，在具體應用過程中需要參考一定的比例，使其在混合過程中能夠與高燃燒效率的煤種達到平衡，使其能夠接近設計煤種。在對其燃燒特性進行判別過程中，該部門采用Fz法，對不同煤炭的著火情況、燃燒穩定性進行了分析，通過合理配比的方式，控制煤炭的質量，減少煤炭燃燒飛灰中的含碳量。此外，含碳量優化控制時，相關部門需要加大資金投入，引進高質量的煤炭資源，優化控制措施，進而減少煤炭材料燃燒過程中所產生飛灰的含碳量[2]。

2.2 優化煤粉細度

優化煤粉細度是指在保障煤炭質量的基礎上，能夠增加煤粉的燃燒效率，使其在爐膛之內能夠充分燃燒。某鍋爐發電站對此進行試驗對比，考慮在相同條件下，不同細度的煤炭所產生飛灰的含碳量。在此試驗中，保障運行系統相同，燃燒時間相同、煤炭種類相同，唯一的變量因素為飛灰細度，經過試驗對比之后，細度比較優質的煤粉燃燒效率較大，燃燒時間較短，能夠在相同的條件下充分燃燒，其飛灰的含碳量也比較少。該鍋爐廠在優化控制過程中，對煤粉的細度進行了控制，采取系統調節的方法，在能保障資源節約的基礎上，適當的擴大煤粉的燃燒面積，使得飛灰中的含碳量得到了有效控制，燃燒熱能提升，熱能傳遞效率也得到了優化。

2.3 優化通風系統

在電站鍋爐煤炭燃燒過程中，基于常規鍋爐工況考慮，通風系統是影響煤炭燃燒效率的重要內容。在具體燃燒時，需要對鍋爐內的氧氣進行監控，并適當對其進行調整，保障氧氣能夠支持煤炭資源的充分燃燒，并可以對其效率進行控制，維系電站發電的穩定性，避免出現燃燒不足導致的含碳量過大，燃燒過盛造成的資源浪費。在此過程中，某發電站對應用煤炭品種的氧氣需求量進行了控制，并在具體應用過程中通過智能系統，傳感設備，對煤炭在鍋爐燃燒中的含氧量進行了控制，保障鍋爐系統的排煙量、通風量均在允許的范圍之內[3]。

2.4 磨煤機聯合運作

磨煤機是出力系統，對整個鍋爐運行效率具有重要影響。若鍋爐處于低負荷情況下，可利用上層磨系統，實現對煤粉細度的控制。在試驗對比中，保持總風量不變，降低鍋爐內的燃盡風，能夠實現提前燃燒現象的目標，使火焰中心能夠降低，進而使燃燒的效率、速度均有所提升，可有效降低鍋爐內飛灰的含碳量。磨煤機與鍋爐系統進行聯合運行，通過磨煤機優化鍋爐的燃燒條件，使其在燃燒速度上能夠有所增加，對于強化整體系統、提高資源利用效率、減少飛灰含碳量具有重要作用。此方法只適用于強度比較低的煤種，在控制上具有一定的優勢。

2.5 降低風煤比措施

經過完全燃燒試驗之后，確定鍋爐燃燒的最佳風煤比，通常情況下，最優風煤比值應為2.0。在鍋爐具體運行過程中，需維系風煤比的穩定性，若鍋爐的運行環境比較復雜，風粉速率會受到風管的影響，甚至會對鍋爐內的著火點造成一定的影響，甚至可能造成風管堵塞，使其無法充分燃燒，導致其含碳量增加，進而產生一系列的連鎖反應。基于此，適當減少風煤比，限制系統中的風速、風量，使其能夠保持在每小時50噸，能夠避免此類情況的發生，具有很強的優化效果。

3 結束語

總而言之，煤炭資源燃燒會產生大量的飛灰，其會附著在鍋爐膛內，對鍋爐熱能傳遞、效率燃燒造成了巨大的影響。本文從燃燒材料、負荷狀態等角度考慮，闡述了電站鍋爐飛灰含碳量的控制措施，具有重要的借鑒意義。基于鍋爐電站飛灰含碳量過高的現狀，相關人士需要強化技術研究，針對自身發展狀況，采取具有針對性的控制措施，實現節能減排的最終目標。

參考文獻

[1] 章琪，楊文虎，劉建全，等.煤粉孔隙率對四角切圓燃煤鍋爐飛灰含碳量及結焦特性的影響[J].科學技術與工程，2018，18（17）：174-180.

[2] 解海龍，張帥.鍋爐飛灰含碳量監測的必要性及其技術的發展[J].科學技術與工程，2016，16（07）：115-121.

[3] 霍振國.淺析影響鍋爐飛灰含碳量的因素及應對措施——以吉林石化公司動力一廠為例[J].中國培訓，2015，（18）：223.