降低电站锅炉灰渣含碳量的研究

2016-08-12苏文明中国神华煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830019

低碳世界 2016年14期

关键词：含碳量灰渣煤种

苏文明（中国神华煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司，新疆维吾尔自治区　乌鲁木齐市　830019）

降低电站锅炉灰渣含碳量的研究

苏文明（中国神华煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830019）

近几年来，在我国社会主义市场经济建设稳定发展的影响下，我国的电站的数量也有所提升，但是，电站发电产生的锅炉灰渣严重影响了我国的环境，因此，如何降低电站锅炉灰渣含碳量是我国现阶段要解决的主要问题之一。

电站；锅炉灰渣；含碳量；节能减排

前言

由于我国电站用来发电的主要原料是煤，通过将煤进行燃烧来带动发电机发电。所以煤燃烧产生的灰渣以及其他有害气体，给环境带来了很大的负担，因此我国对如何降低电站锅炉灰渣的含碳量做了很多的研究。本文将简单介绍我国电站锅炉灰渣的含碳量的基本情况，分析我国电站锅炉灰渣含碳量偏高的主要原因，探讨降低我国锅炉灰渣含碳量的主要措施。

1　我国电站锅炉灰渣的实际应用

1.1我国电站锅炉灰渣在建筑行业上面应用

近几年来，我国社会主义市场经济建设稳定发展，建筑工程项目的数量也在持续攀升，随着建筑工程的施工技术的不断加强，人们开始采用先进的科学技术，将锅炉灰渣应用到新型的建筑材料当中，主要是在墙体材料的应用上面，制作更加保温、隔热的建筑墙体材料，像是烧结砖、免烧砖等，都是我国新型的墙体材料。通过对于电站锅炉灰渣的合理利用来达到节能减排的目的［1］。

1.2我国电站锅炉灰渣在农业上面的应用

随着锅炉灰渣在化工行业上的广泛应用，并取得了不错的成果。因此，我国开始研究将锅炉灰渣应用在农业方面。比如说通过使用锅炉灰渣来调节土壤的酸碱度来改善土壤，从而提高农作物的生长情况，达到增加农作物产量的目的。还可以通过在土壤上面撒上锅炉灰渣来提高土壤温度以及促进土壤当中的有机无德分解，促进农作物的生长发育。这种做法不仅仅个农业带来了好处，也为农户们节省了一笔不小的开销。由此可见，通过在农业上使用锅炉灰渣，为我国农业事业带来了蓬勃的发展［2］。

2　我国电站锅炉灰渣含碳量偏高的主要原因

相信通过笔者的介绍，大家已经发现，我国电站锅炉灰渣在我们日常生活中的各个行业都有所涉猎，并且都取得了不错的成果，但凡与利益有关的东西都是一把双刃剑，像是锅炉灰渣就会给我国的环境带来很大的影响，一般情况下，我们还可以采用先进的技术对锅炉灰渣进行改良，加工成新产品之后进行二次利用，但是，随着电力行业的发展及电站锅炉燃用成本较低的碱金属含量较高的煤种，为防止锅炉结焦对锅炉燃烧方式进行改造，导致我国电站锅炉灰渣含碳量也越来越高。

2.1燃煤特性

目前电站锅炉燃用煤种大多与设计煤种不相符，电站锅炉用煤来源都比较复杂，造成燃煤中挥发分、水分、灰分及发热量等主要指标不稳定，对煤粉燃烬产生影响，导致飞灰含碳量的变化。煤粉燃烧过程是在挥发分燃烧完后才进行焦炭的燃烧。因此，燃料性质中挥发分的含量对煤粉燃烧的影响尤为重要。对于高挥发分燃煤，挥发分燃烧释放出大量热量，形成炉内高温氛围，有利于焦炭的迅速着火和燃尽，机械未完全燃烧损失减小，飞灰含碳量较低；低挥发分燃煤，则容易引起飞灰含碳量的升高。对于高水分燃煤，由于燃烧时放出的有效热量相对减少，则会降低炉内燃烧温度，并增加着火热，不利于焦炭的燃尽，造成飞灰含碳量的升高。燃煤中的灰分不但不能燃烧，反而会降低燃煤的发热量，并妨碍可燃质与氧的接触，使燃料着火和燃尽困难。燃煤中灰分增加时，将会使煤粉燃尽变差，机械未完全燃烧损失随之增加；同时由于燃煤灰分增加使得煤中的可燃质成分会相应减少，但是总的机械未完全燃烧损失还是增加的，因此，对于高灰分燃煤，飞灰含碳量仍表现为偏高。

2.2煤粉细度

煤粉粗细对其燃烧和燃尽的影响即：煤粉细度越大，即煤粉颗粒粒径越大，其燃尽性能降低，煤粉燃尽时间延长，不完全燃烧损失增大，飞灰含碳量升高，从而降低锅炉效率；煤粉过细虽然容易着火和燃烧，但煤粉颗粒过细将会增加制粉电耗及磨煤机磨损。因此，运行中应综合考虑不完全燃烧损失和制粉能耗，使之达到最小，即寻找煤粉经济细度或最佳细度，以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。

2.3过量空气系数

煤粉燃烧所需要的空气主要来自二次风，二次风量过小炉内缺氧燃烧，导致灰渣含碳量增加。详细的计算方法对整个热力系统进行计算，先得到做工的变化和吸热量的变化，再得到煤耗的变化。

粗略估算可采用下式：

式中：B-煤耗，C1-主汽压对热耗的修正系数，ηb-锅炉效率，ηe-厂用电率。

从上公式可以计算出当二次风量小时，飞灰含碳量就会增大。

2.4热风温度

热风温度的高低直接关系到煤粉气流的初温和炉内的燃烧工况。对于同一台燃煤锅炉，当其它条件相同时，通过提高热风温度可以提高煤粉气流的初温，使燃烧室壁面温度增加，从而减少把煤粉气流加热到着火温度所需的着火热，有利于降低飞灰含碳量。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，使得飞灰含碳量增大。

2.5锅炉热负荷

锅炉低负荷时，燃料消耗量相应减少，水冷壁的吸热量虽然减少一些，但减少幅度较小，相对单位质量燃料而言，水冷壁的吸热量反而有所增加，使得炉膛平均温度降低，影响煤粉的着火，煤粉不容易燃尽又造成飞灰含碳量上升；反之，同样的煤粉在高热负荷时，则容易燃尽，有利于降低飞灰含碳量。但锅炉热负荷过高，容易引起炉膛结焦，故仍然需要控制在一定水平。

2.6一次风速

对于直吹式制粉系统，一次风速宜选下限，一次风速过高带来的危害如下：

（1）直接导致煤粉气流的着火点偏远，着火推迟，燃烧过程缩短。既不利于稳燃，又影响了煤粉燃烬。

（2）一次风中较大的煤粉颗粒获得动能过大，飞出煤粉气流，落到周围的缺氧区，影响燃烬。

（3）火焰不能均匀的充满炉膛，会发生偏移，炉膛中心烟气流速过快，缩短了煤粉在炉内停留时间。造成炉内温度分布不均匀和烟气流速不均匀。不利于稳定着火和燃烧。

（4）加剧了管道和喷嘴的磨损。

3　降低我国锅炉灰渣含碳量的主要措施

3.1改变锅炉内部结构，加强煤的完全燃烧

深化我国在煤燃烧技术上的改革与创新，要对锅炉进行重新的施工与修整，设计出能够促进煤的完全燃烧的电站锅炉，设计的锅炉的炉排宽度要与煤层基本一致，这样才能保证煤的完全燃烧，将煤质中的每一种化学元素都燃烧殆尽，杜绝未燃尽、烧偏的现象发生。

3.2合理布置给煤口与排渣口的位置

不同种类的锅炉的给煤口的位置是不尽相同的，如果给煤口与排渣口之间的距离太近机会导致煤还没有完全燃烧之间就被排出去了，从而造成了电站锅炉灰渣的含碳量较高，因此，要合理布置给煤口与排渣口的位置，确保锅炉灰渣在被排出去之前还能再经历一次燃烧的过程，使锅炉灰渣之中没有被充分燃烧的煤再一次被燃烧，延长煤留在锅炉内的时间［5］。

3.3控制合适的煤粉细度

煤粉细度降低，单个颗粒燃烬所需时间减少，同时增加了煤粉和空气的接触面，加快了燃烧速度。所以通过合理的调节制粉系统的运行方式，尽可能维持理想的煤粉细度。

3.4保证煤质的稳定性

严格把关燃煤来源渠道，借助配煤和成分分析等手段尽量使实际煤种的特性与设计煤种相符，保证电站燃煤的稳定性，并根据煤种特性，选择合适的煤粉细度。

3.5保证合理的过量空气系数

供应充足而又适量的空气是保证燃料完全燃烧的必要条件，最佳过量空气系数取决于炉型、燃料特性以及炉内工况和运行经验等因素，一般通过燃烧调整实验确定。当燃用无烟煤、贫煤或劣质煤时，在额定负荷下，最佳过量空气系数为1.20～1.25。

3.6适当高的炉温

选择适当高的炉温，可使煤粉着火加快，燃烧过程进行得也快，燃烧容易趋于完全燃烧，有利于降低飞灰含碳量，提高锅炉效率。

3.7具有足够的燃烧时间

在一定炉温下，一定细度的煤粉要有一定时间才能燃尽。合适的炉内停留时间，是指煤粉从燃烧器出口到炉膛出口的运动过程中，煤粉应完成着火、燃烧以至燃烬过程，这样才能使得煤粉燃烧完全。煤粉在炉内的停留时间，主要取决于炉膛容积和单位时间内炉膛烟气量。

3.8良好的空气动力场

煤粉燃烧反应过程主要在煤粉表面进行，燃烧反应速度主要取决于煤粉的燃烧反应速度和空气扩散到煤粉表面的扩散速度。因此，要做到完全燃烧，在保证足够高的炉温和合适空气量的前提下，还必须使煤粉和空气能充分扰动、混合，及时将空气输送到煤粉燃烧表面上去，这要求燃烧器结构特性及其一、二次风必须良好配合以及具备良好的炉内空气动力场。

3.9加强在新技术上的应用

我国进入21世纪以来，就不停在研发各个行业的新技术，在电站锅炉上面也不例外。煤的不充分燃烧有很大一部分原因是由于传统电站锅炉造成的，如果内在锅炉内部就将锅炉灰渣中的化学元素处理掉的话，将会为以后的操作省去很多不必要的麻烦。像是直接在内部对锅炉灰渣中碳元素以及其他的化学元素和化学产物进行提取，像是矾元素、结晶氯化铝等等。通过对于这些化学元素以及化学物质的提取，不仅给我国化学工业上面提供了不少的好处，还大力推动了我国科学技术的发展，甚至在污水处理技术上面也有所提高。