浅谈国华北京热电厂关于影响飞灰可燃物含量的因素及降低途径

2011-12-30梁宏

中国新技术新产品 2011年7期

梁宏

(神华国华北京热电分公司，北京 100000)

1 前言

我厂锅炉是哈尔滨锅炉有限责任公司生产型号为HG-410/9.8-YM15的单汽包自然循环锅炉，最大连续蒸发量是410 t/h，额定主蒸汽温度是540℃，主蒸汽压力为9.8MPa。燃烧器初始设计为直喷式，分三层布置，燃烧室呈л形。制粉系统为中间储仓式，采用钢球磨煤机，乏气经排粉机送入炉膛。燃烧器、及烟风系统经过优化改造。

2.影响锅炉飞灰可燃物的因素：

2.1 挥发分对飞灰可燃物的影响

挥发分是固体燃料的重要成分特性，对燃料的燃烧着火和燃烧有很大影响。由于挥发分是气体可燃物，其着火温度低，使煤易于着火。挥发分多，煤中难燃的焦炭相对含量少，大量挥发分析出，着火燃烧时放出大量热量，有助于焦炭的迅速着火和燃烧，因此挥发分多的煤比较易于燃尽；挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性，挥发分越多，煤粉颗粒的孔隙越多，与助燃空气接触面积越大，因而易于燃尽，燃烧损失较少。反之，在相同因素下，挥发分低的煤较难燃尽、燃烧损失较大。锅炉飞灰可燃物平均值随挥发分平均值的升高呈下降趋势，挥发分的降低是导致锅炉飞灰可燃物升高的原因之一。我厂使用的神华煤属于烟煤具有挥发分含量较高，水分和灰分也比较少，发热量也较高。

2.2 固定碳对飞灰可燃物的影响

煤粉在燃烧过程中，挥发分析出后剩余物主要是焦碳。固定碳含量较高的燃煤，在燃烧过程中，煤粉颗粒接受的助燃空气量相对较少、燃烧需要时间长、燃尽程度差，飞灰可燃物相应升高。燃煤中固定碳指标对飞灰可燃物的影响也较大，飞灰可燃物平均值随固定碳平均值的降低而相应降低。另外，当煤的挥发份含量不变时，煤中的固定碳含量与灰分含量基本呈反比关系，即同样的挥发份含量下，固定碳含量越高，煤中的灰分含量越低，反之同样成立。因为灰分是有害成分，煤的灰分含量越大则煤的有用成分越少，煤的发热量越低，燃烧时灰分会阻碍可燃物质与氧接触影响燃尽，最终会导致锅炉飞灰可燃物升高。因此，当煤中的固定碳含量较低时，也有飞灰可燃物较高的现象，原因就是煤中的灰分含量增大所致。

2.3 氧量对飞灰可燃物的影响

由于煤粉锅炉内的燃烧反应主要处于扩散燃烧区，氧气的扩散速度是制约燃烧速度、燃尽率的主要因素，一般当炉膛出口氧量在4%时，煤粉在炉膛内的燃烧有充足的空气供应，飞灰可燃物能保持在相对稳定的范围内。但若炉内严重缺氧燃烧，氧量在3.6%以下时，飞灰可燃物将变得非常紊乱，甚至达到极值。

锅炉运行期间缺风严重，日平均氧量都在4%以下，并且随着氧量的降低，飞灰可燃物同步上升。造成当前锅炉氧量低的原因有一下几点：(1)锅炉高负荷时送风机出力不足。(2)空气预热器漏风。(3)在送风机出力不足的情况下，锅炉高负荷运行时间比例较长，当锅炉负荷>180MW时，氧量仅为0～3.5%。(4)进入夏季后，随气温升高，空气密度下降，在送风机本身出力不足的情况下，入炉风量将更加降低，炉内缺氧更为严重。

2.4 煤粉细度对飞灰可燃物的影响

煤粉细度的特征值的大小直接影响飞灰可燃物的变化。煤粉愈细，与空气的接触面积及空间增大，易于燃尽。故保持合理的煤粉细度是降低飞灰可燃物的有效途径。

2.5 机组负荷对飞灰可燃物的影响

机组负荷的变化，直接引起燃煤量的变化，最终导致飞灰可燃物的变化。在锅炉的经济负荷(160～180MW)以上时，增加负荷(即增加燃煤量)会使炉膛的容积热负荷增加，缩短煤粉在炉内的停留时间，使飞灰可燃物上升。

2.6 制粉系统启停对飞灰可燃物的影响

中储式热风送粉锅炉，制粉系统的启停使三次风量发生变化时，引起燃烧工况变化，对飞灰可燃物产生影响。由于三次风吹入喷燃器的上部，且三次风中含有一定量的残存煤粉，两套制粉系统并列运行时，飞灰可燃物比单套运行时高。同时，制粉系统的启停将引起对应的一次风温和一次风量的变化，对燃烧工况影响较大，飞灰可燃物肯定要发生明显变化。

2.7 燃烧工况对飞灰可燃物的影响

炉膛温度和火焰中心的变化，改变了煤粉燃烧的外部条件，必然对飞灰可燃物产生影响。当火焰中心抬高时，煤粉燃尽程度差，飞灰可燃物将增加;当火焰中心适宜时，飞灰可燃物将降低。燃烧动力工况对飞灰可燃物影响重大。喷燃器的投停方式，各层、角二次风压的配比，一次风率的大小，三次风的角度都将影响炉内的燃烧工况，飞灰可燃物随之而变化。

3 减少飞灰可燃物的途径

3.1 合理调整煤粉细度

煤粉细度是影响灰渣可燃物的主要因素之一对于不同的燃煤煤种，其合理的煤粉细度也不同。理论上讲,煤粉越细，燃烧后的可燃物越少，有利于提高燃烧经济性。但煤粉越细，受热面越容易粘灰，影响其传热效率，而且制粉系统电耗升高。但是煤粉过粗，炭颗粒大，很难完全燃烧，飞灰可燃物含量将会大大升高。所以，应选择合理的煤粉细度值来降低固体未完全燃烧热损失，以提高锅炉效率。

3.2 控制适量的过量空气系数

炭颗粒的完全燃烧需要与足够的氧气进行混合，送入炉内的空气量不足，不但会产生不完全燃烧气体，还会使炭颗粒燃烧不完全。但空气量过大，又会使炉膛温度下降，影响炭颗粒的完全燃烧。因而过量空气系数过大或过小均对炭颗粒的完全燃烧不利,合理的过量空气系数应通过燃烧调整确定。二次风风量配比是调整可燃物的关键。运行中，一次风主要用于输送煤粉，并提供燃烧初期所用氧气。二次风用于补充燃烧后期所需的氧气，并应有一定的余量。所以我们要使一次风速低一些，但要防止一次风管堵塞；二次风速尽量高些，增加空气与煤粉的扰动，使煤粉表面的灰层能够被冲刷掉，增加煤粉可燃质与空气的接触机会，使燃烧趋向于完全燃烧。

3.3 重视燃烧调整

锅炉炉膛内燃料燃烧的好坏，炉膛温度的高低,煤粉进入炉膛时着火的难易，对飞灰及灰渣可燃物的含量有着直接的影响。炉膛内的燃烧工况不好，就不会有较高的炉膛温度。煤粉进入炉膛后，没有足够的热量预热和点燃，必将推迟燃烧，增加飞灰的含碳量。要使炉膛内燃烧工况正常，为煤粉创造较好的着火条件，需对燃烧器的风率配比、一次风粉浓度及风量进行调整，掌握燃烧器的特性，使锅炉燃烧处在最佳状态。所以说，重视燃烧工况的科学调整是减少固体未完全燃烧热损失很重要的方面。在实际运行过程中，因三层给粉机担负着调节锅炉负荷和维持正常压力的作用，因此在能够满足调节作用的前提下，尽量多烧二、三层煤粉，三层煤粉量相对来说要少些。这样，保证了煤粉在炉内有充足的燃烧时间，从而为燃烧完全创造了条件。又由于风量大、风速高，使得煤粉表面的灰分容易被冲刷掉，有利于煤粉的充分燃烧。但是在实际运行中，一味要求三层粉量少，还可能造成汽温偏低。因此，在运行当中要综合考虑，兼顾全局。