超临界直流锅炉飞灰含碳量偏高的原因及对策

甘淑芳

（江西赣能股份有限公司丰城二期发电厂，江西丰城 331100）

0 引言

锅炉飞灰可燃物及灰渣含碳量决定了锅炉的机械不完全燃烧损失，是影响火力发电厂燃煤锅炉热效率的重要指标。一座装机容量1 200 MW的火电厂，一年消耗原煤约300万吨，按灰分含量为27%计算，年灰渣产生量81万吨。如果燃烧不完全，灰渣中残存2%的可燃物，则有1.62万吨纯碳未能利用，锅炉热效率将受到影响。而飞灰可燃物每降低1%，锅炉效率约提高0.3%。

1 概述

丰城二期发电厂6号锅炉采用的是SG2102/25.4-M959型超临界参数变压运行、单炉膛、一次再热、平衡通风、全钢炉架、露天布置、固态排渣、全悬吊结构π型炉。摆动燃烧器时，在热态运行中一、二次风均可上下摆动，一次风最大摆角为±20%，二次风为±30%，一次风风率19.07%，二次风风率75.93%。炉膛漏风率5%，空预器漏风风率8%，设计飞灰含碳量为2%。

近期由于燃用混煤，6号机组飞灰含量一般在3%~9%，有时高达11%。

2 影响飞灰含量的因素

2.1 入炉煤质的影响

入炉煤质对飞灰含量的影响非常明显，其中最大的是煤的灰份和挥发份，主要原因为：

1）煤中的灰份在燃烧过程中不但不能放出热量而且还要吸收热量。因此，灰份含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟；同时炉膛燃烧温度显著降低，煤的燃尽度变差，造成飞灰可燃物高。

2）煤的挥发份越低，越难着火，燃烧时间也越长，燃尽程度就越低，飞灰含碳量也就越大。反之，则飞灰含碳量越小。

因此，运行中关键是要保证煤质稳定且不能偏离设计值太多。6号锅炉设计煤种为淮南煤，灰份25.31%，挥发份34.6%。目前实际现状是入炉煤源较杂，难于满足锅炉设计要求。为此，在现有情况下需要对锅炉运行进行燃烧调整。

2.2 煤粉细度的影响

煤粉细度越小，燃烧时间就越短，燃尽程度越高，飞灰含碳量也就越小。反之，则飞灰含碳量就越大。试验中，通过调整磨煤机的变加载油压、磨煤机折向档板开度与磨煤机风量来调整煤粉细度。

试验发现，6号炉A、E、F磨煤粉过粗，煤粉细度R90达28%以上，经过调整磨煤机折向档板及磨煤机风煤比，E、F磨R90已调整至10%左右，A磨由于磨出口折向档板一侧有卡，只能调整一侧，使R90在20%左右，6号炉因经过多次调整，调整周期较长，效果明显，飞灰含碳量由7.21%下降至5.05%，下降了2.16%。

2.3 炉膛氧量的影响

在负荷及煤量一定下，增加风量，炉内氧量加大，煤粉燃烧更充分，燃尽程度就越好，飞灰含量就越低；但是风量的增加，会加大送、引风机、增压风机的电耗，同时加大受热面的磨损，既不经济也不利于安全，并且风量增加到一定程度后，将不能再提高燃尽程度，反正而会降低炉膛温度，使得飞灰含量增大，尤其在低负荷时，不利于燃烧的稳定。

为此通过变氧量试验得出不同负荷下锅炉最佳运行氧量，见表1。

表1 不同负荷下最佳氧量

2.4 二次风配风影响

6号锅炉燃烧器采用最新引进的低NOx同轴燃烧系统LNCFS，主要部件：CCOFA、SOFA、预置水平偏角的辅助风CFS、强化着火EI煤粉喷嘴、UFA（火下风）。

LNCFS通过在炉膛不同高度分布CCOFA和SO⁃FA将炉膛分布成三个相对独立的部分：初始燃烧区、NOx还原区与燃烬区，在每个区域过量空气系数由三个因素控制：总的OFA风量、CCOFA和SOFA风量的分配以及总的过量空气系数，这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。

SOFA风水平摆动能有效调整SOFA和烟气的混和过程即降低炉膛出口烟温偏差，同时降低飞灰含碳量和一氧化碳含量，SOFA水平摆动在±15°。

UFA：可以托住底部较粗煤粉、降低大渣含碳量。

CFS：在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，能有效防止炉内结焦和高温腐蚀。CFS喷嘴与辅助风偏置15°。

燃料风：燃料风大小可以改变一次风粉的刚性，一般来说，层燃料风开度越大，一次风粉刚性越强，着火时间相对越晚，燃烧过程越长，燃尽程度越低，烧挥发份较低的煤种时，影响会更明显，所以要根据煤种调整。

摆角影响：一般来说，摆角越高，火焰中心越高，煤粉燃烧时间越短，燃尽程度也就越低，造成飞灰含碳量增大。反之则飞灰含碳量就越小。

二次风配风试验结果见表2所示。

通过450 MW和600 MW负荷下变配风试验，说明二次风配风方式对飞灰含碳量有一定影响，运行中应多进行二次风配风方式的调整，找到适合锅炉燃烧煤质的最佳配风方式。

2.5 负荷的影响

锅炉负荷越高，煤量相对越高，火焰也越长，炉内二次风动力越强，煤粉在炉内停留时间也越短，燃尽效果差。但是，由于负荷高，炉内温度也越高，煤粉着火容易，燃尽效果又会好些，而在实际运行中，有时会发现相同煤种650 MW与600 MW的飞灰含碳量差不多。所以低负荷运行时，随着加负荷上升，飞灰含碳量会增加，但到一定负荷后，飞灰含碳量的变化就和负荷没有太大关系了。

2.6 磨煤机参数的影响

磨出口温度越高，着火时间越短，燃尽情况也越好，飞灰含碳量也就越小。但实际上受煤粉温度的影响，磨出口温度提高的空间不大，所以，正常运行中磨出口温度对飞灰含碳量影响不大。

表2 二次风配风试验数据

6号锅炉采用的是液压变加载中速磨煤机，在正常运行中，只要不堵磨，就无石子煤，这就造成煤粉中所有杂质均吹进炉膛，对飞灰含碳量有一定影响。

3 结论

由于所在地域的原因，难以做到煤质稳定，在所进煤源较杂且负荷根据调度指令变化的情况下，运行调整锅炉燃烧应注意几点：

1）虽然加大磨煤机的碾磨力、关小折向档板和降低磨风量，均会降低磨煤机出口煤粉的细度，但同时也增加了磨煤机的电耗，而且，关小折向档板和降低磨风量也有可能增加磨煤机的石子煤排放量，所以运行中应当根据飞灰含碳量和各磨的电流及各磨石子煤情况将磨煤机的出口折向档板调整到合适的开度，并确定磨煤机的合适风量。

2）预置水平偏角的辅助风CFS：在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，能有效防止炉内结焦和高温腐蚀，建议正常运行时其开度不宜过小。

3）炉膛负压影响：正常运行时应合理控制好负压（-100~+50PA），防止烟气流速过快,对飞灰含碳量也有定影响。

4）在经济运行中，应当根据不同锅炉的特性，综合飞灰含碳量、风机电耗及锅炉燃烧安全来调整氧量，并做好炉膛的保温和清灰工作，确保锅炉燃尽程度最佳。

4 结束语

随着节能减排工作的深入推进，对火电厂的各项经济指标要求也将越来越高，应不断进行多方面的探索研究，尽量找出经济可行的运行模式，在保证锅炉正常运行前提下有效提高锅炉效率，促进企业经济效益的提高。

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