電站鍋爐飛灰含碳量影響因素分析及控制

1、電站鍋爐飛灰含碳量影響因素分析及控制郭亮大唐甘谷發(fā)電廠，甘肅 天水 741000摘要：飛灰含碳量是影響鍋爐效率的重要因素之一。本文探討大型電站鍋爐飛灰含碳量的重要性、影響因素，提出調(diào)整和控制飛灰含碳量的方法，為大型電站鍋爐飛灰含碳量的控制、鍋爐的優(yōu)化運行提供參考。關鍵詞：電站鍋爐；飛灰含碳量；調(diào)整；控制引言隨著電力行業(yè)改革的深入進行，受新能源發(fā)電高速發(fā)展影響，如何優(yōu)化運行、節(jié)能降耗，已經(jīng)成為火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要工作。而配煤摻燒則是降低燃料成本的主要手段，由于摻燒煤種與設計煤種煤質(zhì)有較大差距，因此如何調(diào)整燃燒，提高鍋爐效率則成了鍋爐運行調(diào)整的一個重要課題。對現(xiàn)代大型電站鍋爐而言，機械未完全

2、燃燒熱損失是影響鍋爐效率的重要指標，本文從大型電站鍋爐的飛灰含碳量影響因素出發(fā)，提出相應的控制方法，達到提高鍋爐效率的目的。1 控制飛灰含碳量的意義煤耗是火力發(fā)電機組最主要的經(jīng)濟技術指標之一，煤耗的高低直接影響到節(jié)能降耗的成果。根據(jù)最新300MW機組能耗分析指導意見，鍋爐飛灰含碳量每降低1%，影響供電煤耗下降1.02g/kWh。某電廠裝機2*330MW，以每年發(fā)電量30億kWh為例，則年節(jié)約標煤3060噸。飛灰含碳量超標，既增加燃料消耗量 ,也對鍋爐的安全運行造成很大的威脅，容易發(fā)生鍋爐結焦和尾部煙道再燃燒，同時影響電除塵及脫硫設備運行，降低了設備壽命。這些都使設備運行的安全性與經(jīng)濟性受到影響

3、。因此，把鍋爐飛灰含碳量控制在合理的范圍內(nèi)，對生產(chǎn)運行具有重要的意義。2 影響飛灰含碳量的因素2.1 煤質(zhì)影響2.1.1 灰分的影響煤中的灰分會降低發(fā)熱量，妨礙可燃物與氧的接觸，使煤著火和燃燒困難，增加燃燒損失。燃料中灰分增加，會使火焰溫度降低，著火推遲，煤粉燃燼度變差，故機械未完全燃燒熱損失隨之增加。2.1.2 揮發(fā)分的影響揮發(fā)分越高的煤，越容易著火，燃燒也易于完成。這是因為揮發(fā)分是氣體可燃物，著火溫度低，易于著火。揮發(fā)分多，相對來說煤中難燃的焦炭便少，使煤易于燃燒完全。大量的揮發(fā)分析出，著火燃燒時可以放出大量熱量，提高爐內(nèi)溫度，易于煤的燃燼。另外，揮發(fā)分是從煤的內(nèi)部析出的，析出后使煤具有孔

4、隙性，使煤和空氣接觸面變大，利于完全燃燒。2.1.3 水分的影響煤中水分多，燃燒時放出的有效熱量便減少，降低爐內(nèi)溫度，甚至會使煤著火困難，從而使灰中殘留碳增加。2.2 煤粉細度從燃燒的角度看，煤粉越細，焦炭粒的內(nèi)部空隙越多，利于煤和氧氣接觸反應，促使碳的燃燼，降低飛灰含碳量。但從制粉系統(tǒng)的角度，煤粉越細，磨煤機電耗就高，金屬磨損量增大。2.3 過?？諝庀禂?shù)充足的空氣量是燃料完全燃燒的必要條件。若過?？諝庀禂?shù)L不足，燃料得不到充足的空氣，未完全燃燒熱損失q3和q4就會增加，造成飛灰含碳量增加。但過?？諝庀禂?shù)L過大，不僅增加送風機和引風機電耗，還會使排煙熱損失q2增大，反而使鍋爐效率顯著降低。圖1

5、 鍋爐效率圖2.4 爐內(nèi)溫度根據(jù)阿累尼烏斯定律，燃燒反應速度與溫度成指數(shù)關系，因此爐溫對燃燒過程有著極其顯著的影響。爐溫高，著火快，燃燒速度快，燃燒過程更猛烈，燃燒也易于趨向完全。但過高的爐溫會引起爐內(nèi)結渣，引起膜態(tài)沸騰。爐溫范圍取決于燃料性質(zhì)、預熱空氣溫度、爐膛容積熱強度和爐膛斷面熱強度等因素。2.5 煤粉氣流速度在一定的爐溫下，一定細度的煤粉要有一定的時間才能燃燼。這與煤粉氣流的速度有直接的關系，當煤粉氣流速度過快時，煤粉氣流在爐膛內(nèi)來不及充分燃燒就離開，使未完全燃燒熱損失增加，飛灰含碳量增加。2.6 爐內(nèi)動力場工況不均 若鍋爐一、二次風擋板發(fā)生變形，部分擋板實際開度與指示開度不一致，或一

6、、二次風配比不合理，會使火焰中心偏斜，煤粉與空氣在爐內(nèi)混合不均勻，造成局部燃燒反應不完全，飛灰含碳量升高。3 降低飛灰含碳量的方法3.1 優(yōu)化配煤摻燒控制好購煤品種、數(shù)量及煤種比例，嚴把進煤關，嚴格控制發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分等指標。加強煤場管理，做到不同煤種分類堆放。在配煤摻燒時，根據(jù)煤質(zhì)分倉配煤，動態(tài)調(diào)整。3.2 選擇合適的煤粉細度在實際運行中，應綜合考慮不完全燃燒熱損失和制粉單耗的要求，使之達到最小，即尋找煤粉經(jīng)濟細度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰含碳量。當燃用煤種發(fā)生較大變化時，應通過實驗來確定煤粉的經(jīng)濟細度，控制煤粉的均勻性。另外控制合理一次風速，防止風速過大將較粗的煤粉顆粒帶入爐膛

7、內(nèi)。3.3 改進在線監(jiān)測系統(tǒng) 目前很多電廠飛灰含碳量測定還采用的是人工取灰，再進行化驗分析的方法，這種方法分析滯后，實時性差，無法對運行人員的監(jiān)視調(diào)整起到積極的作用。應將飛灰含碳量測量系統(tǒng)改造成實時監(jiān)測系統(tǒng)，使運行人員可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行燃燒調(diào)整，組織良好的爐內(nèi)工況，降低飛灰含碳量，提高鍋爐效率。3.4 優(yōu)化運行工況3.4.1 合理配合一、二次風，保證燃燒區(qū)氧量應根據(jù)磨煤機形式，通過一次風速確定合理的一次風壓及風量，防止一次風攜帶粗煤粉顆粒進入爐膛燃燒。需要注意的是，若一次風量太低，會造成磨煤機堵煤，影響磨煤機出力，造成爐膛內(nèi)燃燒不穩(wěn)。應在一次風攜帶煤粉著火后送入二次風，補充煤粉燃燒所需的氧氣

8、，使之與著火燃燒的煤粉氣流強烈混合，促使煤粉燃燼。二次風如果在煤粉著火以前過早的混入一次風，對著火是不利的，尤其是對于低揮發(fā)份的煤更是如此，因為二次風的溫度大大低于火焰溫度，大量低溫的二次風混入則會降低火焰溫度，這種過早的混合，使煤粉需要的著火熱增加，著火推遲，增加機械不完全燃燒損失，飛灰含碳量上升。但如果二次風過遲混入，又會使著火后的煤粉得不到燃燒所需氧氣的及時補充，這也會使爐內(nèi)燃燒不完全，飛灰含碳量增加。3.4.2 保持較高的磨煤機出口溫度對于同一臺燃煤鍋爐，當其它條件相同時，通過提高煤粉氣流的初溫，從而減少把煤粉氣流加熱到著火溫度所需的著火熱，有利于降低飛灰含碳量。但當燃用高揮發(fā)分煤種時

9、，提高煤粉氣流初溫會造成煤粉提前燃燒，有可能損壞磨煤機及給煤機。3.4.3 合理配置磨煤機運行方式磨煤機運行方式直接影響到爐膛溫度和火焰中心高度。若上層磨投運較多時，會使火焰中心上移，煤粉在爐膛內(nèi)停留時間縮短，部分煤粉未燃燼便隨高速煙氣離開爐膛，導致飛灰含碳量增加。反之，下層磨組投運較多時，飛灰含碳量相應就會降低。4 結論從以上各方面因素對飛灰含碳量影響規(guī)律，可以看出在鍋爐運行時，必須全面考慮各種控制手段間的關系，并根據(jù)實際鍋爐特性和現(xiàn)場具體條件正確處理，從而達到降低飛灰含碳量、節(jié)能減排目的，保障燃煤電站鍋爐的安全、高效運行。參考文獻：1張力.電站鍋爐原理M.重慶:重慶大學出版社.2009.49-672張曉梅,涂光瑜,高偉，等.燃煤鍋爐機組M.北京:中國電力出版社,2006.69-109.3王鶯歌.大型電站鍋爐飛灰含碳量的調(diào)整與控制J.東北電力技術，2007,11:24-28.4張曉梅,涂光瑜,高偉，等.燃煤鍋爐機組M.北京:中國電力出版