220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及處理措施

高喜成 馮金洋 苗永生

摘要：通過分析和研究220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高的原因，總結了220T燃煤鍋爐飛灰含碳量高對燃燒的經濟性及220T燃煤鍋爐設備的安全健康運行及鍋爐長周期運行所產生的影響，針對存在的問題提出了相應解決方案，使鍋爐飛灰含碳量高的問題得到解決，延長鍋爐的運行周期，提高鍋爐經濟效益。

關鍵詞：燃煤鍋爐;飛灰含碳量;運行周期;經濟效益

1? 鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

220T燃煤鍋爐裝置近年來，在運行過程中通過對鍋爐灰樣分析發現，飛灰中的含碳量偏高，最高可達8.36%，這直接影響到鍋爐運行的經濟性。為了降低飛灰含碳量，延長鍋爐運行周期，提高鍋爐燃燒經濟性，我們從燃燒的原理入手，結合設備運行狀況、鍋爐配風狀況和燃煤情況進行全面分析，找出影響飛灰含碳量的主要因素，制定相應的方案，然后在運行工作中進行逐步驗證。

1.1? 原煤品質較差

燃煤的揮發分含量降低時，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達到著火所需的時間變長，燃燒穩定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。煤的灰分在燃燒過程中不但不會發出熱量，而且還要吸收熱量。灰分含量越大，發熱量越低，容易導致著火困難和著火延遲，同時爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物升高。灰分含量增大，碳粒燃燒過程中被灰層包裹，碳粒表面燃燒速度降低，火焰傳播速度減小，造成燃燒不良，飛灰含碳量升高。

1.2? 煤粉過粗

合理的煤粉細度是保證鍋爐飛灰含碳量在正常范圍主要因素之一，降低煤粉細度是降低飛灰可燃物的有效措施。目前220T燃煤鍋爐磨煤機出口煤粉細度已達不到設計要求200目75%通過率。煤粉過粗，單位質量的煤粉表面積越小，加熱升溫、揮發分的析出著火及燃燒反應速度越慢，因而著火越緩慢，煤粉燃燼所需時間越長，飛灰可燃物含量越大，燃燒不完全;加之較粗的煤粉不能很好的與空氣攪拌混合，將導致著火不好，燃燒時間較長，因此煤粉過粗是造成飛灰含碳量高的主要因素。

1.3? 鍋爐燃燒器和燃燒配風方式發生變化

2014年因環保管控升級，220T燃煤鍋爐進行了脫硝脫硝除塵系統改造，采用分級配風低氮燃燒器。將燃料的燃燒過程分段進行，在著火初期減少煤粉燃燒區域的空氣量，以降低燃料型NOx的生成。在燃燒的后期再補充足夠的氧量，使燃料再燃燒。改造后，由于改變了燃燒器及燃燒配風方式，同時又缺乏操作經驗，使燃燒區火焰強度下降，造成煤粉不能完全燃盡，導致飛灰中的含碳量升高。

1.4? 磨煤機出口溫度較低

220T燃煤鍋爐磨煤機出口溫度運行指標是67～88℃，由于我車間室內煤庫空間有限，大部分煤存放于庫外，雨水較多，煤質變化頻繁，燃煤水分含量高，加之冷風擋板關不到位，常處于半開狀態。磨煤機出口溫度經常在60-70℃之間擺動，制粉系統負荷高于20t/h以上時，曾多次低于60℃運行，風粉混合物溫度降低必將導致煤粉著火推遲，煤粉燃燼程度差，導致飛灰含碳量上升。

1.5? 鍋爐負荷波動頻繁，且低負荷運行時間較多

220T燃煤鍋爐為公司化工裝置生產提供不能壓力、溫度等級的蒸汽，鍋爐負荷要隨時根據化工生產裝置的用汽量進行調整，負荷波動較為頻繁。加之近年來，化工裝置的不斷升級淘汰，化工裝置用汽量明顯減少，220T燃煤鍋爐負荷常處于130t/h左右，遠低于經濟負荷187t/h。

2? 處理措施

針對上述原因分析，特制定如下處理措施：

2.1? 提高原煤品質

嚴格把控原煤質量，借助配煤和成分分析等手段盡量使實際煤種的特性與設計煤種相符，根據原煤分析數據，及時反映上級部門，協調公司物采部。當煤質變好時，著火迅速，反應速度快，易于燃燼。對于燃煤揮發分較高的原煤，飛灰含碳量可以很容易的控制在2%左右。要從源頭上加以控制，盡量使用設計煤種或與設計煤種接近的煤種，以確保燃燒穩定。

2.2? 控制合適的煤粉細度

煤粉細度降低，單個顆粒燃燼所需時間減少，同時增加了煤粉和空氣的接觸面，加快了燃燒速度。所以通過合理的調節制粉系統的運行方式，盡可能維持理想的煤粉細度。

2.3? 優化工藝操作

（1）開車前，試驗各風門、擋板運行狀況，發現故障及時處理，保證各風門調節靈敏、準確;

（2）開車時，根據氣體專燒、煤氣混燒、煤粉專燒工況變化，及時調整ROFA、SOFA、噴燃器配風，在保證煙氣NOX及氨逃逸達標排放前提下，盡量將煤粉燃盡;

（3）運行中，根據飛灰殘炭分析數據，及時調整鍋爐配風，采取適當關小ROFA、SOFA風擋板，適當開大噴燃器下、中二次風配風，保證煤粉完全燃燒。

2.4? 提高磨煤機出口溫度

加強煤運工段的操作管理，制定了相應的上煤管理措施，根據對煤粉的含水量進行分析，確定是上室內煤還是室外煤，并對冷風擋板執行桿進行改造，改造為可伸縮桿，可根據制粉系統負荷需要，實現冷風擋板的全開全關操作。現磨煤機出口溫度明顯提高，可以有限的控制在75～88℃之間。

2.5? 合理分配鍋爐負荷，降低鍋爐負荷波動頻率

通過對蒸汽用戶用汽量的統計分析，現將我車間A、B、C三臺鍋爐，施行A、C爐運行或B、C爐運行模式，將220T燃煤鍋爐負荷穩定提升至160t/h左右，實現煤粉專燒運行模式，A鍋爐（B鍋爐）實現煤氣混燒，根據干氣壓力、干氣量和用戶蒸汽用量，動態調整鍋爐負荷，保證蒸汽母管壓力穩定，滿足用戶需求。

3? 結論

通過以上原因分析和處理措施，220T燃煤鍋爐飛灰含碳量穩步降至0.325%，噸汽耗煤由0.142t/t下降至0.133t/t，2020年220T燃煤鍋爐熱效率平均值達到了92.2%，2020年鍋爐用煤244823t，節約用煤約2203t，1噸煤價格為420元，可節約費用92.5萬元，取得了良好的社會及經濟效益。

參考文獻

[1]中國石油蘭州石化分公司《220T燃煤鍋爐裝置操作規程》Q/SY LS（CG）02-02-2017.

[2]榮鑾恩，袁振幅，劉志敏，等. 電站鍋爐原理[M]. 中國電力出版社，1997.