#1炉飞灰含碳量大的原因分析及控制措施

宋立涛

摘要：随着电力行业竞争日趋激烈，燃煤发电厂的运行压力也在逐渐增大，经济指标的要求也越来越严格，就锅炉运行而言，机械不完全燃烧损失越来越被重视。运行中锅炉飞灰含碳的控制显得尤为重要，它直接影响锅炉效率及机组的整体运行经济指标。文章对锅炉飞灰含碳量增大的原因及其控制措施进行了分析。

关键词：飞灰含碳量；火力发电；电站锅炉；火电行业；环保节能 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2017）04-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.067

火力发电是我国主要的发电方式，电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一，伴随着我国火电行业的发展而发展。近年来，环保节能成为中国电力工业结构调整的重要方向，火电行业在“上大压小”的政策导向下积极推进产业结构优化升级，关闭大批能效低、污染重的小火电机组，在很大程度上加快了国内火电设备的更新换代。中国的电站锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是“夕阳產业”，而是与人类共存的永恒产业。伴随我国国民经济的蓬勃发展，近年来工业锅炉制造业取得了长足的进步。其突出成效是：行业标准日益规范，技术水平逐步提高，产品品种不断增加，经济规模显著扩大。下面就造成锅炉飞灰含碳量升高的原因以及解决措施两个问题分别进行论述。

1 飞灰含碳量增大的原因分析

1.1 氧量影响

机组负荷变化，送风机的自动调节不能及时跟踪燃煤量变化，加之运行调整不及时，锅炉配风不合理，会导致锅炉缺氧燃烧，火焰中心上移，风粉不能较好地混合，致使燃料不能及时燃尽，增大锅炉飞灰含碳。另外，炉膛风箱配风不能与机组负荷相匹配，低负荷时风量过大，风压过高，变相降低炉膛温度，减少煤粉在炉膛内停留时间，也会增大飞灰含碳量。

1.2 煤质的影响

煤种灰分较高，当所燃烧的煤种的灰分大时，煤中的灰不能燃烧发热，反而吸收煤表面的热量，煤表面温度降低，挥发分析出的时间延长，使煤的着火热提高，在炉膛内的着火推迟，同时，因为风箱二次风门开度底层二次风开度92%，上层风箱开度85%，二次风箱开度较大，烟气卷吸能力变弱，煤粉燃烧时间缩短，导致飞灰含碳量增大。

1.3 磨煤机出口温度

磨煤机出口温度高，煤粉在燃烧器喷口处表面初温高，挥发分析出的时间短，使煤的着火热降低，在炉膛内的着火提前，燃烧时间延长，飞灰含碳量会相对降低，可以排除磨煤机出口温度影响的飞灰含碳量大。磨煤机冷一次风门开度过大，导致磨煤机出口温度偏低，不利于燃烧。

1.4 煤粉细度

煤粉细度的大小对煤粉表面积有很大的影响，煤粉越细，表面积越大，吸热多、着火快，炉内燃烧时间长，飞灰就低；反之，煤粉细度大，不完全燃烧加强，飞灰就大，但在负荷变动过程中，送风量及容量风门会大幅变动，易造成飞灰含碳量大。

1.5 一次风压的影响

一次风压过高，进入磨煤机后，磨煤机出口粉管的风速就越大，风量也就越大，煤粉射流就越远，着火热越大，在炉内停留的时间也就越短，飞灰就增大，另外，一次风压太大，对周围炉内二次风的混合及火焰的扰动越大，对炉烟气流速及火焰的分布产生影响，部分煤粉燃烧不完全，飞灰增大。

负荷变动大，容量风门及送风量波动大，同时煤质灰分大，二次风箱开度过大，也是造成飞灰含碳量增大的原因，左侧氧量相对右侧较小，左侧飞灰含碳量大，同时和燃尽风的开度及调整有一定关系。

1.6 过剩空气系数的影响

锅炉过剩空气系数过大，将使炉膛温度降低，对着火和燃烧都不利，而且会增加锅炉排烟热损失。锅炉过剩空气系数过小，会使锅炉缺氧燃烧，增加飞灰含碳量。

低氮燃烧技术主要是维持锅炉低氧燃烧，抑制NOX的排放，势必会造成煤粉燃烧不完全，炉膛出口飞灰含碳量增大。综合分析，从保证NOX的排放和飞灰含碳量低角度出发，炉膛过剩空气系数存在一个最佳区间，确保锅炉排放指标合格和热损失最小以及确保锅炉稳定运行。目前，我公司#2炉参数调整主要控制SCR区出口氧量维持在2.5%～3.2%之间，SCR区入口NOX低于450mg/Nm3，出口低于150mg/Nm3，控制飞灰含碳量不超过2%。另外还要保证各项散热损失之和（q2+q3+q4）为最小，使锅炉在最佳过剩空气系数下运行。

1.7 暖风器投运不及时或温度控制不得当

暖风器投运不及时或温度控制不得当，导致送风温度偏低，不利于燃烧。

1.8 磨组运行方式不合理

磨组运行方式不合理会造成上层磨组出力过大。

1.9 DCS无飞灰含碳测点

DCS无飞灰含碳测点，无法实现实时监视、实时调整，不利于飞灰含碳量的控制。

2 飞灰含碳量大的控制措施

第一，机组运行中根据负荷变化，及时调整二次风箱风门开度，合理进行配风，保证煤粉燃烧的充足氧量，同时控制火焰中心位置，避免火焰中心过度上移，从而减少燃料在锅炉中停留的时间。同时，通过运行调整，避免锅炉出现偏烧现象，保证风粉良好的混合。

第二，合理进行配煤掺烧，关注煤质化验报告，同时加强与燃料运行沟通，根据煤种、煤质变化，及时进行对应的运行调整，最大限度降低因煤质变化造成的飞灰含碳量增加。

第三，运行中合理控制磨煤机出口温度，及时调整磨煤机冷、热风门开度，控制磨煤机出力，保证煤粉燃烧的初温度。

第四，合理控制分离器转速，保证磨组出粉系统，煤粉细度的大小对煤粉表面积有大的影响，煤粉越细，表面积越大，吸热多、着火快，炉内燃烧时间长，飞灰就低；反之，煤粉细度大，不完全燃烧加强，飞灰就大。同时监视钢球磨煤机出力情况，及时调整磨煤机钢球量，保证磨煤机出力。

第五，根据机组负荷变化，合理调整一次风压，低负荷时及时降低一次风压，一次风压过高，进入磨煤机后，磨煤机出口粉管的风速就越大，风量也就越大，煤粉射流就越远，着火热越大，在炉内停留时间也就越短，飞灰就增大，另外，一次风压太大，对周围炉内二次风的混合及火焰的扰动越大，对炉烟气流速及火焰的分布产生影响，部分煤粉燃烧不完全，飞灰增大。

第六，及时投运暖风器，并及时调整暖风器供汽量，尤其是冬季，尽量提高入炉一、二次风初温度。

第七，根据机组负荷变化，合理调整各磨组运行方式，尽量减少上层磨组出力，避免火焰中心过度上移，减少煤粉不完全燃烧。

第八，保证飞灰含碳量检测装置可靠运行，保证运行人员得到可靠的监测数据，以更好地指导运行调整。

第九，增设可调卫燃带。卫燃带也就是燃烧带，指燃烧器标高附近敷设在水冷壁管四周的一层耐火材料。可调卫燃带就是卫燃带可以改变面积大小。当燃用挥发分低的煤粉时，卫燃带可以降低被覆盖水冷壁的吸热量，提高燃烧区域的温度，增强燃烧的稳定性。当燃用挥发分较高的煤粉时，通过减少卫燃带面积来调节。

第十，燃用低挥发分煤种，可以适当提高磨煤机的出口温度，根据干燥无灰基挥发分在26%～35%之间控制磨煤机出口温度（80℃～100℃）。

此外，要及时调控磨煤机入口的风量和风速，保证磨煤机出口煤粉细度稳定可控。还要注意燃烧器喷口稳燃齿的磨损情况，如果稳燃齿磨损程度较为严重，就会减少出口回流效果，影响机组的正常运行，从而导致燃燒不完全的问题，所以一定要对燃烧器喷口稳燃齿进行定期检查，保证机组正常工作。

3 结语

电力作为社会发展的重要支柱，其发展受到广大人民群众的关注，因此要注重电力行业在发展过程中遇到的问题，火力发电作为目前电力行业的主要发电方式之一，具有不可取代的地位，但是中国火力发电的发展时间有限，存在着很多不完善的地方，再加上火力发电的方式本身存在的问题（如资源选择、资源消耗、对环境影响等），也就会给其发展带来一定程度上的影响或制约。电站锅炉作为火力发电的主要设备之一，其重要程度不言而喻。本文就锅炉飞灰含碳量升高的分析和调整这一论点进行论述，主要从造成锅炉飞灰含碳量高的原因以及对应的解决措施两个方面进行论述，其中包括了入炉煤种原因及其调整措施、制粉系统组合运行方式的原因及其调整措施、制粉系统运行的原因及其调整措施，希望对行业的发展有所助益。

参考文献

[1] 徐远纲，刘毅，张成，等.锅炉飞灰含碳量偏高的原因分析[J].动力工程学报，2010，30（5）.

[2] 刘为展，刘利莎.燃煤掺烧时锅炉飞灰含碳量大的原因分析及调整措施[A].第六届电力工业节能减排学术研讨会论文集[C].2011.

（责任编辑：小 燕）