锅炉飞灰含碳量成因及降低措施

蔡杰

【摘要】飞灰含碳量表示锅炉燃烧的效率，含碳量越高则锅炉燃烧效率低，生产成本就会越高，直接说明了煤粉质量不好，同时也会带来生产安全问题，容易造成爆炸等事故。因此锅炉飞灰含碳量是否达标严重影响着企业效益与生产安全。本文就锅炉飞灰含碳量形成的原因进行探究分析，找出问题的根本，并提出了降低含碳量的有效措施，以此解决锅炉煤粉燃烧时的效率问题和安全问题，使企业更好更长久的走下去。

【关键词】锅炉设备；飞灰含碳量；成因问题；降低措施

引言

对于很多电厂来说，锅炉燃烧是很重要的能源设施，煤粉能否合理的利用也就成了大家比较关注和重视的话题。飞灰含碳量直接反映燃烧效率，其含碳量的高低又受到煤粉自身质量和锅炉运行情况等多种因素的影响，同时也与企业效益直接挂钩，所以下文直接着眼于飞灰含碳量高的原因，从根源上提出优化措施和方案。

1、造成飞灰含量高的成因

1.1 煤粉的质量。因受市场与成本的影响，目前大多数电厂所用的燃煤均为挥发分低、灰分较大并且煤质易发生改变。像挥发分低，则导致煤粉所需着火温度较之升高，原有的温度不能满足当下着火条件，不易燃烧，因此会导致煤粉的燃烧效率降低，飞灰中的含碳量明显提高。而灰分较大则一经燃烧就产生灰烬，生成的灰烬附着在未燃烧煤粉表面一定程度上影响了煤粉的燃烧，阻挡了火势，造成煤粉燃烧不充分，同样也会造成飞灰含碳量升高。最后煤质变化多，在与炉火燃烧时本质发生变化，原有的燃烧效率不复存在，改变的越频繁则越易出现燃烧不足，飞灰含碳量也会越高。

1.2 煤粉颗粒大小。越细的煤粉燃烧时与空气接触的面积也就越大，越容易点着，当炉内煤粉都着火时则炉膛也就达到了所谓的着火点，着火点提前则相应的燃烧时间也就增长，煤粉燃烧的更加充分，飞灰含碳量就会减少。有科学研究表明煤粉燃烧殆尽的时间与煤粉颗粒直径的大小有一定线性关系，所以应尽量使煤粉的颗粒更加细小，常见的措施有增加磨煤机旋转分离器转速或是减小在入口的一次风压。当磨煤机使用一定期限后，磨辊间隙会变大，此时可利用检修机会趁机调整磨辊间隙，使它能够分离出颗粒大小适中的煤粉，要注意的是并不是磨辊间隙越小越好，这也是有一定的范围，在合适的情况下才能达到预期的效果。同样的分离器转速也有分界，并不是越快越好。这样只会增加不必要的损耗，降低机器使用寿命并不能带来产量上的变化，所以在调整磨辊间隙和分离器转速时要找到最佳位置，就会得到想要的煤粉。不同的煤种所需的数值也不同，应注意煤的种类，方便调整。

1.3 炉火燃烧的位置。首先煤粉在炉内分为着火、燃烧、燃尽三个过程，从进入炉膛到最后离开的这段时间总的叫做在炉内的燃烧时间，时间的长短影响着飞灰含碳量的多少，时间越长则更容易燃烧殆尽。其中影响着燃烧时间的就是火焰的中心位置，中心过高则会减少燃烧时间，导致燃烧不充分，含碳量增高。常见的还会改变燃烧器摆角的大小调整火焰中心位置，来延长燃烧时间，使煤粉燃烧充分，降低含碳量。要注意的是摆角太大会使火焰中心偏离，容易对燃烧器和锅炉管壁造成破坏。炉膛的漏风情况也会影响火焰中心位置，因此应适当减少漏风，常见操作是对炉膛负压的合理调整。

1.4 配风的风速风量。配风分为一次配风二次配风。一次配风风压过大过小都会使飞灰含碳量增加，风压过小则影响磨煤机干燥出力，使得煤粉颗粒受到影响，进而改变着火点，造成燃烧时间缩短燃烧不充分，还会造成一次风管的堵塞影响使用。风压过高则会使风速增加，由于风速过快会使得煤粉气流加热的时间减少造成加热不充分，也会使着火点后移，这样也会使得含碳量升高。二次配风主要是对炉内空气动力场的调整。合理的空气动力场能够使煤粉和空气充分的接触，这样就能够使煤粉燃烧更加充分，氮氧化合物的含量也会减少，综合来看飞灰中可燃物的含量就会降低，含碳量也随之降低。

1.5 过剩空气系数的影响。过剩空气系数的大小是影响含碳量的重要标准之一。系数过小会使锅炉内氧气量减少，在煤粉燃烧时会处于缺氧燃烧的状态，由于不完全燃烧，此时所生成的飞灰中碳的含量会有显著升高。系数过大则会使炉膛内气体流量增大流速增加，期间带走大量热，导致炉内温度降低，这样会缩短煤粉的燃烧时间导致燃烧不充分，造成飞灰含碳量加剧。所以说过剩空气系数的大小严重影响着煤粉含碳量的多少，合适的空气系数对于锅炉燃烧来说有着极其重要的作用。

2、飞灰含碳量优化措施

2.1 提高煤粉质量。首先因为市场上所使用的煤粉也有很多种类，不同的煤粉性质也不同，常见的是对挥发分、水分、灰分的区分。挥发分中多是可燃性的气体所以挥发分越好的煤粉，燃烧效率越好。此类煤粉在进入炉膛内时比其他的煤粉要更加容易着火，同时也比较容易燃烧，这样的煤粉燃烧时间短但一般都然能燃尽，也能降低飞灰中的含碳量。水分高的煤粉在燃烧时会吸收大量的热，这样就会导致炉膛内温度降低，严重缩短燃烧时间，影响煤粉的完全燃烧，增加含碳量。同时水蒸气的大量生成会对生产安全和尾部受热面造成严重影响。所谓灰分则是煤粉中的杂质成分。灰分大的煤粉虽然在一定程度上会减少飞灰中的含碳量，但因煤粉中杂质过大，同样的生产成本所产生的热量等会降低，严重影响生产效益。同时灰分大的煤粉中所存在的不可燃物比例增大，所以燃烧生成的废渣也会增多，废渣的处理则会污染环境。所以综上可见，要想提高煤粉质量，就要选择挥发分好、水分低、灰分小的煤粉种类，这样就能有效降低飞灰中含碳量的大小。

2.2 控制煤粉颗粒大小。因为磨煤机不尽相同，所以在煤粉入炉时应提前调整粗粉分离器挡板的开合大小，磨出较为合理的煤粉尺寸大小。影响煤粉粗细度的常见分类：首先是受磨煤机负荷的影响，此时风煤比不变，煤粉粗细度与磨煤机负荷成正比。其次是在磨煤机负荷不变时，分离器挡板的开合角度影响着煤粉粗细度。最后是钢球装载量和存煤量也影响着煤粉粗细度。根据上述描述可以看出要想得到合适的煤粉，可以通过调整分离器开合角度，以及合适的磨煤機负荷，正确的钢球装载量和存煤量来控制产生的煤粉粗细，以此来获得所需的煤粉。

2.3 对炉火燃烧角度位置的合理调整。为保证炉火中心位置的合理一般会调整燃烧器的布置方式。常有的就是将一次风布置在燃烧器下端，二次风喷口则会每层都设置，旨在增加煤粉浓度，这样就能使燃烧器局部热负荷与温度趋于一致。令一次风和二次风相遇的时间延缓，能够改变炉膛内气流环境，从而引起着火条件的变化。为降低火焰中心一般常投下层燃烧器，这样不仅改变了火焰中心，还使得煤粉在炉内的时间增长，有利于煤粉的充分燃烧。再有，火焰中心位置也很重要，不能过高不能过低，应调整燃烧器角度找出合理的火焰中心，保证炉火温度和燃烧时间，降低飞灰含碳量。

2.4 对配风的合理调配。首先应提高一次风压，增大风压后会使得进入炉内的煤粉有较强的吸热能力，可以尽快的进入且延长燃烧时间，这样就能使得煤粉燃烧更加充分。常见的提高风压得方法是提高省煤器和空预器的吹灰能力，同时再改变磨煤机的出力。这样就能保证出口处的风温使其风压提高。应调整一二次风量比，一次风量过高时，二次风空预器会出现大量的漏洞，影响煤粉的燃烧，所以应根据现实情况找出合理的配风比，达到所追求的目标。

2.5 增加可调整型的卫燃带。卫燃带是存在于燃烧器标高附近水冷壁管周围的，一层具有耐火性能的防火材料。卫燃带的作用就是在使用挥发性低的煤粉时，煤粉的挥发热不能保证炉膛内燃烧所需，此时卫燃带就会发挥降低吸热的作用，保持炉膛内温度达到煤粉燃烧热，以此来保证燃烧的顺利进行。

2.6 加强空预器吹灰。首先应通过对堵灰现象的控制使传热效果增强，借此来保证一二次风的温度。为防止引风机出力不足应保证空预器差压恒定不能过大，这样才能确保锅炉整体风量。同时锅炉的负压也会影响煤粉在炉膛内的燃烧时间，所以负压不能过大，过大会造成飞灰含碳量增加，所以一般都控制在50～80Pa，该范围内负压较为理想，能够达到预期效果。

3、结语

在当下电厂的生产中，锅炉燃烧起着很重要的作用，而飞灰含碳量的存在严重制约着锅炉燃烧的效率，影响着电厂的经济效益，所以本文针对飞灰含碳量的问题，从含碳量的形成开始探究，找出其原因，并提出更为合理有效的优化措施。所以电厂所有工作人员应该从意识上提高对飞灰含碳量的重视，根据提出的优化措施具体落实到个人，力求使飞灰含碳量降到最低，提高锅炉燃烧效率，为电厂生产效益的提高做出贡献。

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