降低锅炉飞灰含碳量的节能技术应用分析

支现方，宋 旭

（1.安阳市能源监察中心，河南 安阳 455099；2.安阳师范学院计算机与信息工程学院，河南 安阳 455099）

在我国节点减排理念持续实施背景下，部分电力企业逐渐加大了电力体制的创新和改革，出现了电厂竞价上网模式，这无疑对电厂的经营和管理带来了极大的挑战。为了提高电厂的经营水平，促进电厂的健康、可持续性发展，加强对机组的可靠化、经济化和安全化运行显得尤为重要。而锅炉作为发电厂的重要设备之一，一旦其飞灰含碳量过高，将会严重违背我国节能减排的发展理念，因此，如何科学地降低锅炉飞灰含碳量是技术人员必须思考和解决的问题。

1 改造方案

某电厂技术人员经过对锅炉的长期考察后，发现导致4#锅炉飞灰含碳量较高的主要原因提出相应的改造方案。

1.1 颗粒的影响

1.1.1 入炉煤的粒径分布不均

对于4#锅炉而言，其入炉煤颗粒具有粗大特点，通常需要将其设置值控制为13 mm，但是，实际值较高，达到了18 mm。一旦颗粒过于粗大，势必会对锅炉使用产生负面影响[1]，造成锅炉燃烧不充分，这无疑增加了锅炉飞灰含碳量。其具体影响主要体现在以下几个方面：（1）导致锅炉床层无法正常流化，使得大颗粒物被大量沉积，这无疑增加了结渣的风险性以及锅炉排渣的难度[2]。（2）为了提高床料的流化效率，需要实时增加风量，此时，燃料内的细颗粒很容易进入到锅炉密封区内，一旦这些细颗粒没有得到及时加热，很快就会被气流携带走，导致锅炉飞灰含碳量不断增加。（3）对于部分燃料而言，其颗粒表面积与体积2 个参数做商后，其比值往往较小，但是，煤粒在实际的扩散中，面临较大的阻力，造成锅炉对应的反应面积呈现出不断下降的趋势[3]，使得颗粒燃尽的时间不断延长，这无疑降低了锅炉燃烧效率和效果，使得锅炉飞灰含碳量一直处于居高不下的状态。（4）循环灰量出现严重不足，导致稀相区域出现颗粒燃烧不充分现象，使得锅炉飞灰含碳量不断上升。

1.1.2 入炉煤中细颗粒份额过多

入炉煤在具体的生产中，由于存在细颗粒份额过多，导致床层经常出现膨胀现象，造成锅炉所排放的烟气严重夹带[4]，细颗粒无法被旋风分离器及时有效地捕捉，而份额过多无疑降低了锅炉的燃烧率，使得锅炉飞灰含碳量不断上升。

1.1.3 改造方案分析

根据以上影响锅炉飞灰含碳量的两大因素，提出以下改造方案。首先，为了提高煤粒径分布的均匀性，实现对细颗粒份额的有效控制，技术人员要加强对煤矸石先期破碎系统的安装和使用，通过利用该系统，可以对颗粒进行破碎处理，以实现对大颗粒燃料直径的有效控制，确保其完全符合设计值。此外，为了提高颗粒分布的均匀性[5]，严格要求车间工作人员根据实际需要，做好配煤工作，并根据4#锅炉面临飞灰含碳量过高问题，对细颗粒配比份额进行科学调整和控制，只有这样才能确保锅炉飞灰含碳量降到最低，以达到节能降排的目的。

1.2 过量空气系数的影响

1.2.1 过量空气系数超标

4#锅炉主要由以下几个部分组成，分别是旋风分离器、给煤点、布风板和送风机。但是，由于这些结构存在设计不当等诸多问题，锅炉在实际运行期间所对应的风量较高，高达11×104m2/h，这无疑增加了给煤量，造成返料量呈现出不断上升的趋势。此外，煤泥所对应的传输路径为炉顶到炉膛，导致锅炉在实际的运行中经常出现不稳定现象，造成炉膛由于受到压力过大频繁波动，甚至，还会引发“翻床”问题，导致煤口排放大量的热烟气和颗粒，为了确保锅炉一直保持负压运行状态，锅炉工作人员必须要提高引风机负荷，确保锅炉能够稳定、可靠、安全地运行。但是，当引风机所对应的负荷过大时，会导致炉膛面临较高的负压局面，造成锅炉煤管严重漏风，使得锅炉内部过量空气系数一直居高不下，一旦炉膛出口所对应的过量空气系数超过所设定的标准值，将导致床温大幅度降低，使得锅炉燃烧率不断下降，造成锅炉飞灰含碳量不断增加。

1.2.2 改造方案分析

为了解决锅炉煤管漏风严重问题，实现对过量空气系数的科学控制，现将密封风机安装和固定于电厂的4个不同落煤管上，然后借助密封风机向预热器源源不断地提供热空气，从而实现对炉膛内热空气总量的科学调整和控制。该改造方案实施后，发现锅炉经过长时间的运行，并没有出现锅炉冒正压问题，同时炉膛负压出现大幅度下降，由改造前的-500 Pa 变为现在的-200 Pa，使得锅炉飞灰含碳量出现大幅度下降，其下降幅度为2%～3%。

1.3 床温的影响

1.3.1 床温偏低

锅炉在具体的使用中，经常出现床温较低、主汽温度较低等问题，技术人员经过分析和研究后，发现导致上述不良问题出现的主要原因是锅炉在具体设计期间，出现内部管布置不合理问题，造成工质所对应的埋管部分出现吸热量较高问题[6]，这直接影响了床温，导致床温呈现不断下降的趋势，同时还引发锅炉密封相区域所对应的蓄热量不断下降，一旦燃料中的小颗粒没有得到充分燃烧，会增加锅炉飞灰含碳量。此外，由于密封相区域所对应的蓄热量普遍较低，很容易引发煤机故障问题，导致床温不断下降，这无疑增加了锅炉停炉风险。

1.3.2 改造方案分析

为了解决床温过低问题，现提出以下改造方案。通过利用打浇注料的方式，将两组不同类型的埋管安装和固定于浇筑墙壁附近，同时还要对埋管的受热面积进行科学调整和控制。在此基础上，技术人员还要割除和丢弃一定数量的埋管[7]，埋管的割弃数量控制在22 根以内。4#锅炉埋管改造前后受热面积对比见表1。

表1 4#锅炉埋管改造前后受热面积对比

1.4 一次、二次风速的影响

1.4.1 一次、二次风速过高或过低

当煤质不达标时，一旦出现一次、二次风速过高或过低，造成炉膛内的温度不断下降，使得煤粉着火时间和燃烧时间不断延长，导致锅炉出现燃烧不充分现象，又加上煤质出现不规律的负荷变化，导致锅炉工作人员无法在第一时间内快速地调整和控制风粉之间的配合比，导致锅炉飞灰含碳量出现不断增加问题。

1.4.2 改造方案分析

为了解决以上问题，技术人员要从科学调整和控制火焰中心高度入手，降低一次、二次风速，尽可能将燃料在炉膛内的停留时间最大化延长，使得锅炉飞灰含碳量不断下降，从而取得理想的节能减排效果。为此，提出以下改造方案。首先，在保证煤质达标的前期下，对一次、二次风速进行科学调整和控制，技术人员要选用合适的配风方式，在保证锅炉燃烧充分的同时，提高燃料效率，从根本上解决结渣现象，此外，还要做好对火焰中心高度的科学设置，只有这样才能实现对炉膛出口烟温的规范化和标准化控制，从而确保锅炉能够可靠化、经济化、安全化运行。

2 改造后的效果

2.1 改造结果分析

通过本文提出的改造方案，对4#锅炉进行改造。锅炉经过改造后，发现所有床所对应的床温均有所提高，提高幅度较大，使得床温由原来的950℃增加到现在的985℃。在改造前，锅炉排烟温度为290℃，改造后，锅炉排烟温度变为136℃，这说明改造后的锅炉排烟温度增长幅度达到了29℃。炉膛所对应的出口温度也有所提高[8]。锅炉飞灰含碳量取得了明显下降，由改造前的16.95%飞灰含碳量变为现在的9.26%飞灰含碳量。主汽温度始终维持在420℃以上，确保锅炉一直处于满负荷运行状态，确保锅炉能够可靠化、经济化运行。

2.2 改造后经济效益分析

2.2.1 节能与效益

通过对锅炉进行改造，取得了良好的节能效益[9]，对于锅炉而言，经过改造后，其排出灰渣比例通常为7∶3，平均每天排出的灰量有所下降，仅仅有140 t，平均每天可以节约的能量为：140×（17%-10%）×7 850÷7 000=10.99 tce；如果锅炉每年运转300 d，那么平均一年所节约的能量可达到3 297 tce。按照单价为650 元/t 的5 500 大卡进行计算[10]，平均一年所创造的经济效益达可到214.3 万元。

2.2.2 综合利用价值

在科学技术的不断发展下，我国逐渐加大了对环境的保护力度，为此，我国粉煤灰的综合利用严格按照相关标准和要求。通过实现粉煤灰综合利用，可以有效降低锅炉飞灰含碳量，为促进电厂的健康、可持续性发展，提高社会效益和经济效益创造了良好的条件。

3 结束语

综上所述，对于锅炉的飞灰含碳量而言，其影响因素主要包含两个，一个是过量空气系数的影响，另一个是床温的影响。为了提高对锅炉的改造效果，技术人员要针对这两个因素，提出切实可行的改造方案。该改造方案实施后，发现4#锅炉在正式改造之前，其排放的飞灰含碳量为15%～17%，锅炉改造后，其飞灰含碳量降低为8%～10%，整体下降幅度较高，高达42%。一旦锅炉飞灰含碳量有所下降，发电煤耗也将呈现出不断下降的趋势，这无疑提高了粉煤灰综合利用率，使得锅炉能够稳定、可靠、安全运行，为电厂创造了更高的社会效益和经济效益。