降低鍋爐飛灰含碳量的節能技術應用分析

支現方，宋 旭

（1.安陽市能源監察中心，河南 安陽 455099；2.安陽師范學院計算機與信息工程學院，河南 安陽 455099）

在我國節點減排理念持續實施背景下，部分電力企業逐漸加大了電力體制的創新和改革，出現了電廠競價上網模式，這無疑對電廠的經營和管理帶來了極大的挑戰。為了提高電廠的經營水平，促進電廠的健康、可持續性發展，加強對機組的可靠化、經濟化和安全化運行顯得尤為重要。而鍋爐作為發電廠的重要設備之一，一旦其飛灰含碳量過高，將會嚴重違背我國節能減排的發展理念，因此，如何科學地降低鍋爐飛灰含碳量是技術人員必須思考和解決的問題。

1 改造方案

某電廠技術人員經過對鍋爐的長期考察后，發現導致4#鍋爐飛灰含碳量較高的主要原因提出相應的改造方案。

1.1 顆粒的影響

1.1.1 入爐煤的粒徑分布不均

對于4#鍋爐而言，其入爐煤顆粒具有粗大特點，通常需要將其設置值控制為13 mm，但是，實際值較高，達到了18 mm。一旦顆粒過于粗大，勢必會對鍋爐使用產生負面影響[1]，造成鍋爐燃燒不充分，這無疑增加了鍋爐飛灰含碳量。其具體影響主要體現在以下幾個方面：（1）導致鍋爐床層無法正常流化，使得大顆粒物被大量沉積，這無疑增加了結渣的風險性以及鍋爐排渣的難度[2]。（2）為了提高床料的流化效率，需要實時增加風量，此時，燃料內的細顆粒很容易進入到鍋爐密封區內，一旦這些細顆粒沒有得到及時加熱，很快就會被氣流攜帶走，導致鍋爐飛灰含碳量不斷增加。（3）對于部分燃料而言，其顆粒表面積與體積2 個參數做商后，其比值往往較小，但是，煤粒在實際的擴散中，面臨較大的阻力，造成鍋爐對應的反應面積呈現出不斷下降的趨勢[3]，使得顆粒燃盡的時間不斷延長，這無疑降低了鍋爐燃燒效率和效果，使得鍋爐飛灰含碳量一直處于居高不下的狀態。（4）循環灰量出現嚴重不足，導致稀相區域出現顆粒燃燒不充分現象，使得鍋爐飛灰含碳量不斷上升。

1.1.2 入爐煤中細顆粒份額過多

入爐煤在具體的生產中，由于存在細顆粒份額過多，導致床層經常出現膨脹現象，造成鍋爐所排放的煙氣嚴重夾帶[4]，細顆粒無法被旋風分離器及時有效地捕捉，而份額過多無疑降低了鍋爐的燃燒率，使得鍋爐飛灰含碳量不斷上升。

1.1.3 改造方案分析

根據以上影響鍋爐飛灰含碳量的兩大因素，提出以下改造方案。首先，為了提高煤粒徑分布的均勻性，實現對細顆粒份額的有效控制，技術人員要加強對煤矸石先期破碎系統的安裝和使用，通過利用該系統，可以對顆粒進行破碎處理，以實現對大顆粒燃料直徑的有效控制，確保其完全符合設計值。此外，為了提高顆粒分布的均勻性[5]，嚴格要求車間工作人員根據實際需要，做好配煤工作，并根據4#鍋爐面臨飛灰含碳量過高問題，對細顆粒配比份額進行科學調整和控制，只有這樣才能確保鍋爐飛灰含碳量降到最低，以達到節能降排的目的。

1.2 過量空氣系數的影響

1.2.1 過量空氣系數超標

4#鍋爐主要由以下幾個部分組成，分別是旋風分離器、給煤點、布風板和送風機。但是，由于這些結構存在設計不當等諸多問題，鍋爐在實際運行期間所對應的風量較高，高達11×104m2/h，這無疑增加了給煤量，造成返料量呈現出不斷上升的趨勢。此外，煤泥所對應的傳輸路徑為爐頂到爐膛，導致鍋爐在實際的運行中經常出現不穩定現象，造成爐膛由于受到壓力過大頻繁波動，甚至，還會引發“翻床”問題，導致煤口排放大量的熱煙氣和顆粒，為了確保鍋爐一直保持負壓運行狀態，鍋爐工作人員必須要提高引風機負荷，確保鍋爐能夠穩定、可靠、安全地運行。但是，當引風機所對應的負荷過大時，會導致爐膛面臨較高的負壓局面，造成鍋爐煤管嚴重漏風，使得鍋爐內部過量空氣系數一直居高不下，一旦爐膛出口所對應的過量空氣系數超過所設定的標準值，將導致床溫大幅度降低，使得鍋爐燃燒率不斷下降，造成鍋爐飛灰含碳量不斷增加。

1.2.2 改造方案分析

為了解決鍋爐煤管漏風嚴重問題，實現對過量空氣系數的科學控制，現將密封風機安裝和固定于電廠的4個不同落煤管上，然后借助密封風機向預熱器源源不斷地提供熱空氣，從而實現對爐膛內熱空氣總量的科學調整和控制。該改造方案實施后，發現鍋爐經過長時間的運行，并沒有出現鍋爐冒正壓問題，同時爐膛負壓出現大幅度下降，由改造前的-500 Pa 變為現在的-200 Pa，使得鍋爐飛灰含碳量出現大幅度下降，其下降幅度為2%～3%。

1.3 床溫的影響

1.3.1 床溫偏低

鍋爐在具體的使用中，經常出現床溫較低、主汽溫度較低等問題，技術人員經過分析和研究后，發現導致上述不良問題出現的主要原因是鍋爐在具體設計期間，出現內部管布置不合理問題，造成工質所對應的埋管部分出現吸熱量較高問題[6]，這直接影響了床溫，導致床溫呈現不斷下降的趨勢，同時還引發鍋爐密封相區域所對應的蓄熱量不斷下降，一旦燃料中的小顆粒沒有得到充分燃燒，會增加鍋爐飛灰含碳量。此外，由于密封相區域所對應的蓄熱量普遍較低，很容易引發煤機故障問題，導致床溫不斷下降，這無疑增加了鍋爐停爐風險。

1.3.2 改造方案分析

為了解決床溫過低問題，現提出以下改造方案。通過利用打澆注料的方式，將兩組不同類型的埋管安裝和固定于澆筑墻壁附近，同時還要對埋管的受熱面積進行科學調整和控制。在此基礎上，技術人員還要割除和丟棄一定數量的埋管[7]，埋管的割棄數量控制在22 根以內。4#鍋爐埋管改造前后受熱面積對比見表1。

表1 4#鍋爐埋管改造前后受熱面積對比

1.4 一次、二次風速的影響

1.4.1 一次、二次風速過高或過低

當煤質不達標時，一旦出現一次、二次風速過高或過低，造成爐膛內的溫度不斷下降，使得煤粉著火時間和燃燒時間不斷延長，導致鍋爐出現燃燒不充分現象，又加上煤質出現不規律的負荷變化，導致鍋爐工作人員無法在第一時間內快速地調整和控制風粉之間的配合比，導致鍋爐飛灰含碳量出現不斷增加問題。

1.4.2 改造方案分析

為了解決以上問題，技術人員要從科學調整和控制火焰中心高度入手，降低一次、二次風速，盡可能將燃料在爐膛內的停留時間最大化延長，使得鍋爐飛灰含碳量不斷下降，從而取得理想的節能減排效果。為此，提出以下改造方案。首先，在保證煤質達標的前期下，對一次、二次風速進行科學調整和控制，技術人員要選用合適的配風方式，在保證鍋爐燃燒充分的同時，提高燃料效率，從根本上解決結渣現象，此外，還要做好對火焰中心高度的科學設置，只有這樣才能實現對爐膛出口煙溫的規范化和標準化控制，從而確保鍋爐能夠可靠化、經濟化、安全化運行。

2 改造后的效果

2.1 改造結果分析

通過本文提出的改造方案，對4#鍋爐進行改造。鍋爐經過改造后，發現所有床所對應的床溫均有所提高，提高幅度較大，使得床溫由原來的950℃增加到現在的985℃。在改造前，鍋爐排煙溫度為290℃，改造后，鍋爐排煙溫度變為136℃，這說明改造后的鍋爐排煙溫度增長幅度達到了29℃。爐膛所對應的出口溫度也有所提高[8]。鍋爐飛灰含碳量取得了明顯下降，由改造前的16.95%飛灰含碳量變為現在的9.26%飛灰含碳量。主汽溫度始終維持在420℃以上，確保鍋爐一直處于滿負荷運行狀態，確保鍋爐能夠可靠化、經濟化運行。

2.2 改造后經濟效益分析

2.2.1 節能與效益

通過對鍋爐進行改造，取得了良好的節能效益[9]，對于鍋爐而言，經過改造后，其排出灰渣比例通常為7∶3，平均每天排出的灰量有所下降，僅僅有140 t，平均每天可以節約的能量為：140×（17%-10%）×7 850÷7 000=10.99 tce；如果鍋爐每年運轉300 d，那么平均一年所節約的能量可達到3 297 tce。按照單價為650 元/t 的5 500 大卡進行計算[10]，平均一年所創造的經濟效益達可到214.3 萬元。

2.2.2 綜合利用價值

在科學技術的不斷發展下，我國逐漸加大了對環境的保護力度，為此，我國粉煤灰的綜合利用嚴格按照相關標準和要求。通過實現粉煤灰綜合利用，可以有效降低鍋爐飛灰含碳量，為促進電廠的健康、可持續性發展，提高社會效益和經濟效益創造了良好的條件。

3 結束語

綜上所述，對于鍋爐的飛灰含碳量而言，其影響因素主要包含兩個，一個是過量空氣系數的影響，另一個是床溫的影響。為了提高對鍋爐的改造效果，技術人員要針對這兩個因素，提出切實可行的改造方案。該改造方案實施后，發現4#鍋爐在正式改造之前，其排放的飛灰含碳量為15%～17%，鍋爐改造后，其飛灰含碳量降低為8%～10%，整體下降幅度較高，高達42%。一旦鍋爐飛灰含碳量有所下降，發電煤耗也將呈現出不斷下降的趨勢，這無疑提高了粉煤灰綜合利用率，使得鍋爐能夠穩定、可靠、安全運行，為電廠創造了更高的社會效益和經濟效益。