锅炉飞灰含碳量偏高原因及解决方案浅析

赵占裕,王 睿,张继超（.华能大庆热电有限公司,黑龙江 大庆6000；.吉林电力股份有限公司四平第一热电公司,吉林 四平600；.东北电力大学,吉林 吉林000）

锅炉飞灰含碳量偏高原因及解决方案浅析

赵占裕1,王 睿2,张继超3
（1.华能大庆热电有限公司,黑龙江 大庆163000；2.吉林电力股份有限公司四平第一热电公司,吉林 四平136001；3.东北电力大学,吉林 吉林132000）

摘 要：飞灰含碳量为影响锅炉效率的重要因素之一。本文针对我厂锅炉飞灰含碳量偏高的实际情况，分别从入炉煤的着火、燃烧以及燃烬实际过程的多方面进行分析，查找影响飞灰含碳量高的因素主要有：煤粉细度、一次风速、配风方式、磨煤机运行方式、负荷及煤种变化等，并针对以上影响因素，提出合理应对方案。

关键词：锅炉；飞灰含碳量；原因分析；燃烧过程

0 引言

考虑锅炉效率，机械不完全燃烧损失以及排烟损失是当中两个主要的热损失,所以需要重点研究这两项损失。但是排烟损失的降低是有限制的，所以降低机械不完全燃烧损失是节能降耗的突破口，而在此项损失中，飞灰含碳量占有主要位置。因此，深入研究影响飞灰含碳量变化的因素，具有重要的实际应用价值。

1　 锅炉飞灰含碳量高的原因分析

1.1 煤粉燃烧过程

煤粉的燃烧过程大致可以按照以下几个步骤进行：即加热干燥、挥发分析出着火、燃烧、燃烬，而着火和燃烬在该过程中起着重要的作用。确保快速而平稳的着火，使得燃烧和燃尽得以快速实现，是保证完全燃烧的前提。在煤粉的着火过程中，煤粉被包围在一次风中，可得到充足的氧气，因气流温度过低的煤粉，需快速升温，进而达到煤粉着火所需温度，并随燃烧过程的持续进行而不断升温[1]。

1.2 影响飞灰含碳量的主要因素

1.2.1 煤种影响

一般而言，飞灰含碳量随煤种干燥基挥发分含量增加而减少，但挥发分高、含灰量低的烟煤也会导致飞灰含碳量高的情况，具体会因为剧烈的一次破碎和二次破碎导致了细的焦炭颗粒被大量的产生。在实际工况中，燃烧形成的很多的飞灰颗粒的含碳量与劣质的煤有很大的关系。我们把干燥无灰基挥发分同发热量飞灰含碳量升高量进行比例处理[2]，就可以获得一个数值。本数值可以作为衡量煤质的标准。通过这个数值的分析就能够考究出飞灰含碳量和煤质之间的关系[2]。

1.2.2 煤粉细度

煤粉细度在飞灰含碳量的影响因素中占据重要位置。煤粉细度与单位质量的煤粉表面积的大小成正比，与氧的接触面积成正比，与挥发分的析出、着火及燃烧反应速度成正比。因此，煤粉的精细度，直接影响了着火速度，进而影响着煤粉燃尽所用时间的长短。所用时间越短，煤粉燃尽率越高，从而降低了飞灰含碳量[3]。

1.2.3 一次风速的影响

一次风速不高的时候，就经常造成一次风管的严重堵塞，当情况特别严重的时候会导致损坏燃烧器。然而如果一次风速较高时，还可能会导致煤粉气流的延迟着火，从而大大减短燃烧过程；过大的煤颗粒，可获取较大的动能，从而由煤粉气流飞入到煤粉周围的缺氧区，使得煤粉的燃尽过程受到影响[4]。

1.2.4 过量空气系数

当过量空气系数很小时，煤粉燃烧处于缺氧的情况下，使得煤粉的燃尽度降低。而炉膛出口处的飞灰含碳量将会升高。当过量空气系数达到一定值后，送风量的增大将不会再对过量空气系数起到影响，如图2所示。但在过量空气系数增加的过程中，排烟损失也随之在增大。因此，对锅炉来讲，需得到一个过量空气系数的最佳值[5]。

1.2.5 机组运行工况的影响

锅炉在低负荷的状态下运行时，总煤量不断降低，炉膛温度也随之下降，进而受热面的吸热量也不断降低，从而导致飞灰含碳量的不断上升。相反的，在煤质不变且高负荷的情况下，总风量不断上升，炉膛温度也随之上升。虽然，煤粉在炉膛中的时间比较短，但其燃烧程度却很高，从而有效降低的飞灰含碳量。因此，要对机组负荷对飞灰含碳的影响进行全面分析与研究。

2　 降低锅炉飞灰含碳量的方法

针对上述飞灰含碳量的影响因素的研究，可采取一下方式对其进行改进：

2.1 降低风煤比

火电厂一般通过燃烧试验确定最优风煤比，该值一般在2.0左右。而在运行中维持在最优比附近。但是，运行中，情况比较复杂，一次风粉速率受风管和喷嘴的影响，一次风粉加速管会推迟着火点位置。调整燃烧的深度，使得风煤比降低。造成一次风速降低，有可能增加了一次风管堵粉。为避免此类情况，在减少风煤比时，限制一次风速量减少，不低于50t/h。

2.2 控制合适的煤粉细度

如果我们送入的煤粉细度明显降低的时候，那么需要燃烧颗粒的时间也会下降。但煤粉的燃烧接触面将随之增大，从而大大提高了燃烧速度。因此，需选取合理的制粉系统调节方法，使煤粉细度达到最佳情况。

2.3 燃烬阶段供给充足的氧气

在常规锅炉工况的过程中，对氧量监视与调整十分必要，以确保提供的氧量足够使用。如果需要提供的负荷变大，就可以人工的手动进行控制风量，提高风量，这样就能提供负荷增加情况下的输出量。先加入煤、后加入风的缺氧燃烧的不足。

2.4 优化磨煤机运行方式

我们可以利用下层磨来保证整个的出力运行，然后可以在低负荷运行的时候利用上层磨。这样就能充分利用煤机增加下层磨的使用情况，进一步的达到煤粉细度能够获得最好情况。然而，该运行方式并不适合应用到相对较难磨的煤中。当总风量保持不变时，对燃尽风的降低，等同于对燃烧区域的送风的提高，进而使的燃烧现象提前，使得火焰中心得以降低，从而将燃烧速度增加。

2.5 改善燃煤质量

通常，电站选用燃用混煤，这就需要在配比过程中参考适当的比例，使得燃煤尽量接近设计煤种。在分析和判别燃煤的燃烧特性的过程中，可采取通用准则Fz法，通过Fz，对煤粉气流着火与稳燃的难易情况进行直接判别。另外，需要根据所选取的煤种,选定最佳的煤粉细度。

3　 结束语

经上述分析，本文分析研究了碳量的主要控制原因，其中包括，即煤质的情况变化、煤粉颗粒的大小和燃烧程度的调节。若要对飞灰含碳量进行降低，进而对锅炉效率进行提高，从而使得生产成本下降,这就需要首先逐个解决空气预热器漏风及积灰、锅炉辅机故障高等影响风粉合理配置、炉热负荷燃烧状况的问题。其次，对整体运行进行优化，合理配风，从而使得炉膛内得以充分燃烧，以实现降低飞灰含碳量、节约能源的目标。

参考文献：

[1]叶学民,彭波.燃煤电站锅炉飞灰含碳量偏高的原因分析与解决措施[J].锅炉技术,2004,35(03):49-52.

[2]巩汉强,刘兆俊.1025t/h锅炉飞灰可燃物含量高的原因分析及改进[J].华电技术,2010,32(03):4-6.

[3]周新刚,刘志超等.燃煤电厂锅炉飞灰含碳量影响因素分析及对策[J].节能,2005(09):45-47.

[4]尚志强,常晨.通过燃烧器改造降低锅炉飞灰含碳量[J].华北电力技术,2008(01):35-37.

[5]Backreedy,Prediction of unburned carbon and NOX in a tangentially fired power station using single coals and blends[J].Fuel,2005.84(17):219-2203.

作者简介：赵占裕(1971-)，男，黑龙江大庆人，本科，工程师，研究方向：电厂化学环保方面的工作。