超临界W火焰锅炉飞灰含碳量高的原因分析

陶亮

【摘 要】对大型电站煤粉锅炉而言，在各项热损失中，机械不完全燃烧热损失仅次于排烟热损失，约占锅炉热效率的0.5 %～3%。机械未完全燃烧损失增大，主要就是由于飞灰可燃物偏高造成的。对于600MW机组，飞灰可燃物每升高1%，供电煤耗增加0.6g/KW.h。此外飞灰可燃物增高，会造成炉膛出口烟温升高，位于该区域的受热面管壁超温、爆管可能性增大。对此，本文将对超临界W火焰锅炉飞灰含碳量高的原因全面的分析。

【关键词】飞灰含碳量；原因分析；降低措施

0 引言

奉节电厂#2锅炉采用了东方锅炉股份有限公司制造的型号为DG-1852/25.31-Ⅱ8型锅炉，其主要技术特征为超临界参数、W型火焰燃烧、垂直管圈水冷壁变压直流锅炉。单炉膛露天岛式布置，燃用无烟煤，一次再热，平衡通风，固态排渣，全钢架，全悬吊结构，п型锅炉。

制粉系统：采用双进双出钢球磨煤机正压冷一次风直吹式制粉系统，每台炉配6台双进双出钢球磨煤机，磨煤机出口采用动态分离器，磨煤机中的钢球为节能钢球。每台磨煤机带4只双旋风煤粉浓缩燃烧器。双旋风煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上，前、后墙各12只。

锅炉二次风主要从炉膛前后墙在高度方向上分层送入炉内，各燃烧器的二次风箱配风均独立可调，燃烧器之间并无相互扰动，形成良好的分级燃烧和均匀的热负荷分布。二次风箱设有A、B、C、D、F挡板，其中风箱挡板A、B、D为手动，日常运行时不调节。风箱挡板C、F为气动调节，可根据锅炉负荷及燃烧情况进行调节并控制分级配风风量。水冷壁上部还布置有26只燃尽风调风器，前、后墙各13只，所需风量通过燃尽风箱入口风门挡板进行调节。

#2机组投产至2017年8月份以来飞灰含碳量在机组负荷600MW时，均在8%左右。严重影响锅炉的效率。经过相关人员摸索调整后，其在机组负荷600MW时飞灰含碳量将至6%左右。

1 飞灰含碳量偏高的原因

当煤粉气流在炉膛内的燃烧和燃尽过程不充分时，势必造成机械未完全燃烧热损失增大，飞灰含碳量升高。影响飞灰含碳量变化的因素主要有：煤粉细度、煤种特性、二次风量等因素。

1.1 煤粉细度的影响

煤粉细度对其煤粉的燃烧和燃尽性能有较大影响。煤粉细度越大，即煤粉颗粒粒径越大，其燃尽性能较小；粒径颗粒越差，势必造成煤粉燃尽时间延长，不完全燃烧损失增大，飞灰含碳量升高，从而降低锅炉效率。细煤粉虽然容易着火和燃烧，但煤粉颗粒过细将会增加制粉系统的耗电量和加大磨煤机的磨损量。因此，在锅炉设备运行中，应综合考虑不完全燃烧损失和制粉能耗的要求，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。

我厂#2炉由于磨煤机采用节能钢球，磨内钢球量不足，这样使得磨出力不足，煤粉细度增大。

1.2 煤种特性的影响

目前，国内大多数电厂存在锅炉燃烧实际煤种与设计煤种不符的情况，这是因为电厂用煤来源比较复杂，大矿煤与小窑煤混用的情况非常普遍，造成煤质成分如挥发分、水分、灰分和发热量等主要指标不稳定，从而对煤粉的完全燃烧产生很大的影响，导致飞灰含碳量发生显著变化。我厂#2炉的设计煤种为无烟煤，热值21400kJ/kg，干燥无灰基挥发份9.9，哈氏可磨系数为70。我厂#2锅炉2017年08月左右，五台磨燃用的煤种一般为山西晋城煤（低硫高热值无烟煤），其热值一般在23000kJ/kg左右，干燥无灰基挥发份5，哈氏可磨系数为50。另一台磨燃用煤种为万州烟煤，其热值一般在20000kJ/kg左右，干燥无灰基挥发份25，哈氏可磨系数为80。由于五台磨的煤种难磨，且挥发分低。导致煤粉颗粒大，且不易着火。最终使得锅炉飞灰含碳量增加。

1.3 二次风量及过量空气系数的影响

锅炉燃烧所需的氧量供应主要来自二次风，如果二次风量偏小，势必影响炉内的燃烧工况，使炉内易出现缺氧燃烧现象，导致飞灰含碳量增大。我厂#2机组高负荷下风量相对较低，燃烧区域缺氧燃烧，使燃尽率降低。燃烧后期混合差。W 火焰燃烧锅炉燃烧器气流扩散角较小，射程较远，各燃烧器独立工作。燃烧器沿整个炉拱宽度布置，距离随宽度拉得很开，各煤粉管道较大的粉量差异下不能相互补充因此，无烟煤将会有相当部分处于缺氧状态下燃烧，这样必然会使燃烬率降低。

2 降低飞灰含碳量的措施

（1）控制煤粉细度。通过控制和调整分离器转速，磨煤机分离器变频不低于 60%，保证细度稳定，正常。控制磨煤机电流，对电流偏低的 几台磨煤机补加钢球。

（2）对燃尽风就地挡板进行调整。调整主要方向为将中部直流风开大，两侧旋流风关小，以达到沿宽度方向氧量尽量平衡，消除局部CO。

（3）针对高负荷下炉膛中部缺氧，燃烧调整方面，高负荷增加了送风量，对F挡板进行了调整，将中间区域挡板适当开大，加强了炉膛中部补风，改善燃烧区域缺氧燃烧情况。高负荷下，在脱硝入口NOx不超设计值的情况下，适当关小燃尽风，以提高燃烧区域风量。在600MW下，如果NOx满足运行要求，可将燃尽风层挡板关小，位于炉膛中部F挡板开大。燃尽风层挡板一般在50%～65%区间，可根据实际情况，适当增减。中部F挡板可开至60%开度。此目的强化炉膛内燃烧，减少分级用风。

（4）为了使一次风具有一定的下冲动能，将B挡板由30%开至40%，将各燃烧器消旋杆下放一格，增加火焰行程。

（5）提高了无烟煤磨煤机出口风温，控制出口风温120℃左右。

（6）燃煤得掺烧。高负荷下，保持一臺磨燃用烟煤。再参配两台磨易磨煤，如：高硫份高热值无烟煤，其他三台磨采用难磨低硫高热值无烟煤。烟煤属于易燃煤，对于煤粉细度要求不高，可以将烟煤出力增加，减少低硫高热值无烟煤的出力，提高分离器转速，以降低飞灰可燃物。高负荷时，制粉系统调整原则：提高高硫无烟煤和烟煤的制粉出力，降低难磨制的低硫高热值无烟煤制粉出力，提高其分离器转速 70%以上，容量风门开度不大的情况下，难磨煤的磨煤机分离器的转速严禁低于65%，以保证细度的稳定，降低飞灰可燃物。

（7）制粉系统保持在最佳出力，控制煤粉细度。制粉系统调节，幅度不宜过大，尽量保持分离器转速稳定，根据容量风的开度，及时调整给煤量，保证风煤比的稳定，防止堵磨。在不堵磨的前提下，尽量提高磨煤机料位并保持料位的稳定。可根据磨煤机电流、分离器出口浓度、磨煤机出口温度、磨煤机进出口压差、就地听音综合判断是否堵磨。热一次风母管压力：高负荷控制8～9Kpa；低负荷控制7～8Kpa。磨煤机出口温度控制：无烟煤控制115℃～120℃，烟煤控制60℃～70℃。

3 结论

从煤粉细度、煤种特性、二次风量等方面对飞灰含碳量变化的影响规律看出在锅炉运行时，必须全面考虑各种措施间的紧密联系和互相依赖性，并根据实际锅炉机组特性和现场具体条件正确处理，从而达到降低飞灰含碳量、节约能源的目的，保障燃煤电站锅炉的安全、高效运行。

【参考文献】

[1]祝清林.锅炉飞灰含碳能量高的原因分析及对策[M].第五届电力工业节能减排学术研究会讨论集，2012.

[2]李现周.电厂锅炉飞灰含碳能量高的原因分析及对策[M].科学教育前沿，2015.endprint