“W”型火焰锅炉飞灰可燃物含量升高原因分析及处理措施

2011-01-18郑立国姚正林贾永会张万德

河北电力技术 2011年6期

郑立国，姚正林，贾永会，李欣，张万德

(1.河北省电力研究院，石家庄 050021；2.华能上安电厂，石家庄 050300)

1 概述

飞灰可燃物含量是反映电站锅炉经济性的重要指标，它的影响主要体现在两方面：飞灰可燃物含量升高直接造成锅炉机械不完全燃烧损失增加，从而降低锅炉热效率；飞灰可燃物含量升高，更多未燃烧的碳与原煤灰分附着在一起，飞灰颗粒增大，加剧对锅炉受热面的磨损。由于影响飞灰可燃物含量的因素较多，所以燃煤电站锅炉飞灰可燃物含量升高的问题经常发生[1-5]。

某电厂4号锅炉为DG 1025/18.2-II7型亚临界参数、中间再热、自然循环、双拱形单炉膛、平衡通风、固态排渣、“W”型火焰锅炉，配有4 台SVEDALA双进双出钢球磨煤机，采用正压直吹式制粉系统，每台磨煤机出口的煤粉气流通过一分三的煤粉分配器分成6股一次风，分别与锅炉前后拱上的6只煤粉浓缩式燃烧器相连。在炉膛的拱上布置乏气喷口周界二次风、煤粉喷口周界二次风和燃油二次风，在下炉膛的前后垂直墙上布置三层分级送风的二次风喷口和冷灰斗处的边界风。锅炉设计煤种为50%阳泉无烟煤+50%寿阳贫煤，校核煤种为70%阳泉无烟煤+30%寿阳贫煤和100%阳泉无烟煤。锅炉主要设计参数见表1。

表1 锅炉主要设计参数

2009年和2010年，该锅炉飞灰可燃物含量出现2次异常升高，根据锅炉飞灰可燃物含量月报表的统计数据，飞灰可燃物含量从5%左右上升到10%左右。该文分析原因并成功解决了飞灰可燃物含量升高的问题，为控制该类型“W”火焰锅炉飞灰可燃物含量提供了借鉴。

2 飞灰可燃物含量升高原因分析

为查清该锅炉飞灰可燃物含量2次异常升高的原因，对影响此炉型飞灰可燃物含量的主要因素进行分析。

2.1 设计因素

炉膛结构、燃烧器布置方式和制粉系统的选型和设计对燃烧流场和强度起决定性作用，一般由于设计不合理导致的燃烧不完全、飞灰可燃物含量升高问题很难通过燃烧调整试验解决。由于该锅炉自投产以来飞灰可燃物含量一直较低，基本都在5%以下，所以排除先天设计不足。

2.2 煤质因素

当燃用煤质偏离设计煤质时，锅炉易出现各种不适应性，飞灰可燃物含量升高就是表现之一。影响煤燃尽特性的主要指标包括挥发分、灰分、水分。发热量和含碳量成正比，它们对煤燃尽程度没有直接影响，而是体现在影响挥发分、灰分的份额，从而间接影响飞灰可燃物含量。挥发分具有助燃的作用，挥发分越高的煤越易燃烧完全，各种煤质参数中挥发分的高低对飞灰可燃物含量影响最大。若灰分不能燃烧，它对燃烧起阻碍作用，灰分高的煤往往飞灰可燃物含量高。水分蒸发吸热，将增加着火热，所以水分高也会导致飞灰可燃物含量升高。

该电厂入炉煤参数指标主要通过掺配实现，由于燃料部配煤标准没有变化，煤质变化不大，故不考虑煤质因素。

2.3 煤粉细度因素

煤粉细度对飞灰可燃物含量影响较大。煤粉越细，其总表面积越大，挥发分析出就越快，燃烧面积越大，越有利于煤粉着火和燃尽。另一方面煤粉细度过细将导致制粉系统电耗上升，所以制粉系统最好在兼顾锅炉热效率和制粉系统电耗的经济煤粉细度下运行。

该锅炉煤粉细度设计值R75为15%，经过试验测试，2009年飞灰可燃物含量升高期间各磨煤机出口的煤粉细度平均值在20%左右,2010年飞灰可燃物含量升高期间各磨煤机出口煤粉细度差别较大，高的煤粉细度大于20%，查看煤粉细度月报表，飞灰可燃物含量正常时，各磨煤机出口煤粉细度都在设计值(15%)以下，所以判断2次飞灰可燃物含量升高与煤粉细度有关。

2.4 运行因素

a.运行氧量：运行方式因素中氧量对飞灰可燃物含量影响最大，运行氧量偏低。二次风量不足很容易导致飞灰可燃物含量升高。该锅炉270 MW以上负荷运行时氧量经常在2%左右，明显偏低，可能是导致飞灰可燃物含量升高的原因之一。

b.设备故障：凡是与锅炉燃烧有密切联系的设备，如磨煤机、分离器、燃烧器、风机等出现故障，都可能引起飞灰可燃物含量升高。2010年该锅炉飞灰可燃物含量第2次升高时，无论对分离器挡板开度、煤位如何调整，煤粉细度依然很高，停磨检查后发现，各磨煤机分离器已被杂物堵塞，因此，判断此次飞灰可然物含量升高是分离器堵塞引起煤粉细度升高所致。

c.负荷：一般在其它条件不变的情况下，负荷越低，锅炉温度越低，飞灰可燃物含量越高。配直吹式制粉系统的锅炉负荷低时往往磨煤机出力低，煤粉细度低，最终导致飞灰可燃物含量低。

d.热风温度：当其它条件相同时，通过提高热风温度来提高煤粉气流的初温，减少煤粉气流加热到着火温度所需的着火热，有利于降低飞灰可燃物含量。相反，如果热风温度较低，则会降低炉膛温度，影响煤粉的着火和燃尽，使得飞灰可燃物含量增加。

e.炉内空气动力场：合理的炉内空气动力场，可以使煤粉和空气充分良好混合，有利于煤粉的完全燃烧，降低飞灰可燃物含量。锅炉热态运行中，空气动力场的调节一般指改变二次风配风方式或改变燃烧器叶片角度，由于燃烧器叶片角度自身不会变化，且热态运行中很难定量调整，故燃烧器角度在冷态下确定后，在热态运行过程中一般不做调整。

3 处理措施及效果

3.1 调整制粉系统

该锅炉制粉系统配有4台SVEDALA双进双出钢球磨煤机，离心挡板式粗粉分离器，风煤比不变时，煤粉细度随磨煤机负荷的降低而降低，磨煤机负荷不变时，主要通过改变分离器挡板角度调整煤粉细度，另外煤粉细度还受磨煤机钢球装载量和存煤量(即煤位)的影响。2009年为降低煤粉细度，对制粉系统采取如下措施：

a.将磨煤机出口的煤粉分离器挡板的开度关小4 cm；

b.通过变煤位试验发现煤粉细度随磨煤机煤位的降低而降低，故将磨煤机煤位由原来的40%调整至30%；

c.适当增加磨煤机钢球，直至磨煤机电流恢复至2009年初的水平。

以上措施实施后4号锅炉煤粉细度R75平均值由20%左右降低到了10%以下，效果明显。

3.2 加强入炉煤管理

2010年飞灰可燃物含量第2次升高时，针对磨煤机分离器堵塞的状况，加强对入炉煤的管理工作。去除细铁丝、矿泉水瓶、编织袋等杂物后，分离器不再堵塞，煤粉细度均恢复到设计值以下。

3.3 调整燃烧器叶片角度

该锅炉燃料系统配有二十四组双旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器，分别错列布置在锅炉前后拱上。每组燃烧器由栅格式煤粉均分器、双旋风筒、煤粉喷嘴、乏气管及其挡板和消旋器组成。在下炉膛的前后垂直墙上布置三层分级送风的二次风喷口，分别由D、E、F挡板控制，其中位置靠下的F挡板是二次风的主要来源。该锅炉高负荷运行时煤粉火焰下扎较深，开大F挡板补充氧量时容易对燃烧产生扰动，火检信号变弱，造成加氧量困难，锅炉内燃烧处于缺氧状态，将燃烧器乏气风挡板开大，提高煤粉浓度，并上提消旋叶片增加旋流强度，使煤粉着火提前，在一定程度上缓解了加氧量困难的问题，使该锅炉300 MW下运行时氧量能保持在3.0%以上。

采取以上措施后，4号锅炉飞灰可燃物含量已经降低到2%左右，经计算，为该电厂减少天然煤耗约5 g/kWh。