660MW锅炉飞灰含碳量高的原因分析及运行调整策略

摘 要：锅炉飞灰含碳量高是影响锅炉热效率的两大主要原因之一，降低飞灰含碳量成为锅炉节能降耗的主要工作。本文针对某电厂#1、#2锅炉飞灰含碳量自投产以来一直处于偏高状态的实际情况，分别从煤粉细度、燃煤品质、配风方式、一次风率、磨煤机运行方式、磨出口温度等方面进行分析。并针对影响锅炉飞灰含碳量的因素，提出合理应对方案，制定相应措施对飞灰含碳量进行调整，降低飞灰含碳量。

关键词：锅炉；飞灰含碳量；分析；调整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.165

1 概述

某电厂一期工程装设2×660MW燃煤汽轮发电机组。锅炉为上海锅炉厂生产的超临界变压运行直流炉，型号为：SG-2141/25.4-M972，型式为：单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、双层等离子无油点火、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型锅炉。制粉系统配置6台中速辊式磨煤机。据现代火力发电机组相关数据统计，锅炉飞灰含碳量每上升1%，标准煤耗约增加1.0～1.3g/kwh。从锅炉效率方面考虑，机械不完全燃烧热损失和排烟损失是影响锅炉效率的两个主要方面。而公司所采用的固态排渣方式，其中随烟气排出的飞灰量占总灰量的90%左右，而烟气飞灰中含碳量的超标，既增加燃料消耗量 ，也对锅炉的安全运行造成很大的威胁，容易发生锅炉结焦和尾部烟道二次燃烧，同时降低了设备的使用寿命，降低电除尘器的效率，造成环境污染。这些都使得锅炉运行的安全性与经济性受到影响。因此，把锅炉飞灰含炭量控制在合理的范围内，对生产运行具有重要的意义。

2 影响锅炉飞灰含碳量的原因分析

煤粉在锅炉内燃烧基本分为加热干燥、挥发份析出着火、燃烧、燃烬四个阶段。要使煤粉燃烧完全，首先要保证迅速而稳定的着火。如果着火过迟，就会推迟整个燃烧过程，致使煤粉来不及烧完就离开炉膛。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，表现为飞灰含碳量升高。影响飞灰含碳量变化的因素主要如下：

（1）煤粉细度。煤粉细度越大，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。煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温、挥发份的析出着火及燃烧反应速度越快，因而着火越迅速，燃烧所需时间越短，燃烧越充分，飞灰含碳量越低。但是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，在实际运行中，应寻找煤粉经济细度，以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。

（2）燃煤品质。我公司设计主燃料为神华东胜矿区及土默特右旗境内煤矿混煤。但由于燃煤价格影响，燃烧实际煤种与设计煤种不符，煤质变化频繁。燃煤中的挥发分、水分、灰分和发热量等对燃烧有很大影响。挥发份低时，煤粉需要的着火温度高，着火热增大，造成着火点后移，火焰中心上移，尾部排烟温度随之升高，飞灰含碳量也会增大。水分偏大时，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，导致燃烧稳定性变差，煤粉的燃烬程度降低，，造成飞灰含碳量的升高。灰份偏高时，灰份不仅不发热还要吸收热量，致使碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减缓，着火推迟，飞灰含碳量升高。

（3）一、二次风的配合。因为二次风的温度大大低于火焰温度，假如二次风过早的混入一次风，会使煤粉需要的着火热增加，使着火推后，造成机械不完全燃烧损失增加，飞灰含碳量升高。如果二次风混入太迟，则会使炉内氧量过少，从而出现缺氧燃烧现象，导致飞灰含碳量增大。

（4）一次风率。一次风率越大，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，又影响了燃烬。同时风速过大，煤粉中的大颗粒可能因为动能过大而穿过燃烧区不能燃尽，造成飞灰含碳量增加。一次风量过小，不但减少着火燃烧初期的氧气，使得反应速度减慢，阻碍着火的继续扩展，而且可能造成一次风干燥出力不够，使得煤粉中水分相对较大，挥发份析出减弱，推迟煤粉着火，而使得飞灰含碳量增大。

（5）磨煤机运行方式的改变。合理的磨煤机運行方式直接影响到炉膛温度，火焰集中程度及火焰中心位置。上层磨煤机运行较多时，会使火焰中心点上移，缩短煤粉在炉内停留时间，部分燃料未充分燃烧便排出炉膛，造成飞灰若机组投运上排磨组较多时，必然使得火焰中心上移，煤粉在炉膛内停留的时间缩短，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。反之，下层磨煤机运行多时，飞灰含碳量就会相应减少。

（6）磨煤机出口温度。我公司由于煤质变化频繁，磨煤机出口温度经常在65-75℃之间摆动，有时甚至低至60℃。磨煤机出口温度的高低直接关系到炉内燃烧工况。对于同一台燃煤锅炉，当其它工况相同时，通过提高煤粉气流的初温，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。反之，如果出口温度较低，会增加煤粉燃烧的着火热，同时也会降低炉膛的温度，影响煤粉的着火和燃尽，使得飞灰含碳量增加。

3 降低锅炉飞灰含碳量的运行操作措施

针对我厂实际情况，制定了如下措施：

（1）通过调整磨入口一次风压、加载压力以及动态分离器转速，任何情况下必须保证煤粉细度接近设计值R90=22%±3%。

（2）脱销入口烟温高于295℃时，燃烧器摆角适当降低，原则上不得低于40%开度。

（3）炉膛负压应及时调整，设定值可设定为-70pa，负荷变化较大时，可适当增大设定值，负荷平稳时将设定值改回-70pa。

（4）锅炉氧量设定值应随负荷变化及时调整，控制氧量曲线为：

（5）炉膛差压按照（△P）的函数关系：

注：自动跟踪差时，解除自动控制，手动调节炉膛差压至正常；必须保证负荷与炉膛差压的对应关系。

（6）适当提高磨煤机出口温度，控制在65～71℃之间（不得大于75℃）。

（7）升负荷时，所有磨煤机出力>85%（60吨）时，启动备用磨煤机；减负荷时，所有磨煤机出力<70%（50吨）时，停运一台磨煤机。

（8）炉底漏风主要控制干渣温度，要求控制80℃以下，干渣温度低于80℃时，及时关闭漏风控制调门。

（9）值班员及以上岗位人员应了解入厂煤质变化和煤场存煤情况，熟知入炉煤种和入炉煤质报表，按照煤质控制煤粉细度。

（10）配合、执行好煤粉取样和化验的定期工作，确保煤粉细度R90=22%±3%，当煤粉细度超标时，及时调整磨煤机风量，加载压力及分离器转速。

（11）注意对炉膛漏风和尾部烟道漏风的检查，发现漏点，及时联系检修处理，录入缺陷管理系统，做好记录；炉本体各观察孔、看火孔、检修孔应关闭严密。

（12）在汽车来煤无灰干燥基挥发份小于35%且掺烧量大于等于两个仓时，采取以下燃烧调整的应对措施：

①控制磨煤机总一次风量在80～120t/h之间。②适当提高掺烧汽车煤（无灰干燥基挥发份小于35%）的磨煤机出口温度，控制在65～71℃之间（不得大于75℃）。③根据负荷情况，及时停运上层磨煤机。④采取降低上层磨出力、降低炉膛负压等方法降低火焰中心。⑤将燃烧器二次风挡板解除自动，控制炉膛差压在△P曲线内。⑥适当提高锅炉氧量，在氧量控制曲线的基础上提高0.3%。⑦分离器转速任何时候不得低于30Hz（約90转/分）。

（13）飞灰含碳量指标竞赛以手侧试验报告为主进行月底统计（直到在线表计校验完成后）。

4 调整后的效果

4.1 调整前

4.2 调整后

由图表可以看出，经过调整后的飞灰含碳量得到了明显改善。

5 结论

通过对飞灰含碳量高的原因进行分析并针对性的调整，降低了锅炉飞灰含碳量。同时增强了人员节能降耗意识，提升了运行人员控制飞灰含碳量的技术水平，降低了煤耗，节约成本，为公司带来了可观的收益。

参考文献：

[1]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法[M].北京：中国电力出版社，2002.

[3]范从振.锅炉原理[M].中国电力出版社，1995.

[4]华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司.集控运行规程[S].2017.

[5] 谢克昌.煤的结构和反应性[M].科学出版社，2002.

作者简介：李延林（1985-），男，河北邯郸人，本科，助理工程师，从事电厂集控运行。