浅析660MW超超临界机组机械不完全燃烧热损失的降低方法

浅析 660MW超超临界机组机械不完全燃
烧热损失的降低方法
摘要：机械不完全燃烧热损失一直以来就是火电厂运行时想要降低的参数。

机械不完全燃烧热损失是仅小于排烟热损失的一项热损失。

我电厂通过研究和实践确定影响机械不完全燃烧热损失的因素，并且进行相关设备的改造和运行调整，从而实现机械不完全燃烧热损失有效降低，有效提高锅炉热效率，达到节能降耗目标。

关键词：机械不完全燃烧热损失；改造调整；节能降耗
首先，机械不完全燃烧热损失是锅炉中没有完全燃烧的固体煤颗粒随锅炉空
气排除炉外而造成的热量损失[1]。

热平衡的基本计算方法是反平衡法，通过确定
锅炉的各项热损失，努力想办法减小各项热损失，从而提高可利用的有效热量，
是提高锅炉燃烧效率的唯一有效途径[2]。

在锅炉运行中，机械不完全燃烧热损失
是仅次于排烟热损失的一项锅炉热损失，所以其意义非凡[3]。

在锅炉运行中，机械不完全燃烧热损失是由飞灰和炉渣中未燃尽的碳含量所
决定的，是以飞灰中和炉渣中碳颗粒的百分比来计算。

而飞灰中和炉渣中碳颗粒
的含量百分比是9比1，所以机械不完全燃烧热损失的所占比大程度上是由飞灰
中碳颗粒所决定的。

飞灰含碳量偏高主要从入炉煤的着火，燃烧以及燃尽实际情
况等多方面进行分析。

而影响飞灰含碳量的主要因素有煤粉细度、一次风速、磨
煤机出口风粉混合物温度、配风方式、炉膛氧量、磨煤机运行方式、负荷机煤种
变化等。

针对以上影响因素，提出隔离的应对方案，通过改造及运行调整，降低
飞灰含碳量明显。

煤粉炉固体煤粉颗粒被一次风二次风吹进炉膛燃烧，放热维持锅炉的运行，
其中一部分煤粉颗粒并没有完全燃烧而随着空气吹去炉膛，这部分未燃尽的颗粒
就是固体不完全燃烧热损失。

影响固体不完全燃烧热损失的因素有很多，主要的
有燃烧方式，燃料的固有性质，煤粉炉的燃烧结构，煤粉颗粒的性质，煤粉细度，过量空气系数，锅炉的负荷，炉膛温度，空气与煤粉的混合程度，以及锅炉即刻
的燃烧状态等。

针对主要的因素进行分析。

一、燃料固有性质方面
我电厂主要燃用高河井田洗煤厂生产过程中的洗中煤、煤泥和洗矸石为主，
煤质水分含量很大，收到基低位发热量为4000kcal/kg的低热值煤。

煤种类不同，对于固体不完全燃烧热损失的影响很大，煤种水分，灰分越大，则固体不完全燃烧热损失越大，水分增加的话，煤粉的着火热会随同增加，使炉
膛的整体温度变低，导致煤粉颗粒的燃烧程度降低。

煤种的水分过高，磨煤机要求出力增加，为了得到满足燃烧的煤粉颗粒性质，必然增加磨煤机通风量，来干燥煤粉颗粒，过长时间的磨煤会导致煤粉颗粒过于细，均匀度降低，在通入炉膛燃烧时候，必然的增加三次风量，三次风量过高会
引起炉膛内部温度降低，从而使得煤粉颗粒没有完全燃烧燃尽，就被带出炉膛，
从而增加了固体不完全燃烧热损失。

燃料方面的改造与调整措施：
（一）我电厂改造卸煤沟和煤场，增大煤场面积，将来煤由之前的直接卸入
卸煤沟给机组上煤改成先将来煤运至煤场，通过大面积区域晾晒来减少煤水分。

有效的减少了原煤外在水分的含量，使得运煤过程出现的堵煤、断煤情况得到很
大改善。

（二）同时我电厂通过改变煤种，燃用水分较低的煤矸石，虽然增加了相应
的磨电系数，但是燃用的煤挥发分含量较高，水分较低，煤粉进入炉膛后着火所
需热量变低，煤粉的着火条件更好，有效减少了不完全燃烧热损失。

（三）我电厂通过改造原煤仓，将原开放式原煤仓改造成封闭式原煤仓，有
效减少入磨煤由于水分大出现的板结，蓬煤，堵煤，断煤现象。

（四）并且我电厂准备改造燃煤系统增加入炉煤烘干机，通过引入经过炉膛
尾部烟道加热之后的送风来烘干入炉煤，这将减少磨煤机的干燥热损失，一次风
多用来携带煤粉，使入炉煤水分含量更低，有助于煤粉的着火。

二、磨煤机和燃烧器方面调整
我厂制粉系统和燃烧器属于正压直吹式。

每台锅炉配置6台原煤斗，6台电
子称重式给煤机，6台磨煤机。

A、B、C磨对应前墙自下而上三层燃烧器，D、E、F磨对应后墙自下而上三层燃烧器。

燃烧器布置方式采用前后墙布置，对冲燃烧。

前后墙各布置3层燃烧器，每层各有6个新型的HT-NR3低NOx燃烧器，共36个HT-NR3燃烧器。

在最上层燃烧器上方前后墙各布置2层燃烬风，每层6个风口，
共有24个燃烬风口。

如果煤种固定不变的话，不同的炉膛结构会导致固体不完全燃烧热损失有很
大的变化，合理的结构使得煤粉颗粒在炉膛中充分燃烧，充分与氧气接触。

磨煤机和燃烧器方面的改造和调整
（一）我厂北京电力设备厂生产的中速辊盘式磨煤机ZGM113G-II。

磨煤机运
行初期由于保证磨煤机干燥热，尽量减少入炉煤粉水分，所以热风调节开度较大，导致磨煤机常时间低煤粉层厚度工况运行，致使磨煤机磨盘磨损严重还未到大修
日期就需停磨堆焊。

通过磨煤机定检，我厂及时发现问题，做出提前轮停磨进行
堆焊检修工作，防止磨煤机出现同时检修使机组无法运行的情况。

通过轮停堆焊，时机组运行到计划大修日期。

（二）我厂原磨煤机运行参数进行了相关调整。

增加磨煤机液压油液压加载
力偏置+5，改造磨煤机分离器变频调节，并且将变频频率设定增加至20Hz，使磨
煤机使煤粉细度增加，入炉煤更易燃烧。

一次风风量由原来的1：2改成1:1.8，减少送粉刚度，增加煤粉在炉膛的燃
烧时间，从而使煤粉更易燃烬，依次减少飞灰含碳。

原制粉系统设计磨煤机出口温度为80℃，我电厂经过调整试验在保证安全的前提下将磨出口温度调整为92℃，入炉煤温度更高，降低煤粉所需的着火热。

煤粉进入炉膛后燃烧更容易。

同时还通过改变配风方式，二次风挡板调节，燃尽风风量调整等措施合理配风保证煤粉在炉膛的燃烧燃烬。

（三）我厂原磨煤机燃用水分较大的设计煤种时煤仓落煤筒容易出现板结和堵煤现象。

后经过改造将落煤筒进行切割，减小落煤阻力；增加原煤仓机械振打装置，落煤筒旋转刮刀以及原煤仓空气炮装置，有效改善此情况。

同时将给煤机调节反馈相应比例速度由原厂定值25%改为50%，使磨煤机应对负荷变动情况能更快速响应，改啥炉膛工况，减少炉膛因负荷变动增加的热损失，提高了效率。

（四）我厂将低负荷时过量空气系数由原设计3.5%调整为3%，高负荷时由1.8%调整为2.5%，改善各不同负荷时炉膛煤粉燃烧对于风量的需求。

结论
机械不完全燃烧热损失一直是火电机组想要改善的重要锅炉热损失，其占比时各项热损失中仅小于排烟热损失的第二大损失，对于其改善可以有效提高锅炉热效率，降低煤耗。

机械不完全燃烧热损失指燃煤未燃尽固体可燃颗粒热损失，而飞灰量与炉渣量比例基本上是9:1，所以飞灰含碳量作为降低主要因素。

我厂通过煤种性质、燃烧系统等相关改造和运行调整，有效降低锅炉飞灰含碳量，从而较大的降低了锅炉机械不完全燃烧热损失，有效提高锅炉热效率，供电标煤耗降低。

参考文献
1.
赵志刚，柴海水．浅析循环流化床锅炉热效率及其提高途径[J]．科技情报开发与经济，2008，(4)：225 -227
2.
蔡晓红．浅议锅炉各项热损失对发电煤耗的影响[J]．石河子科技，2015，(2)：38-40
3.
张永震，梁洪喜，刘永风，等．锅炉效率反平衡计算参量经济影响分析[C]．天津市电力学会2006年学术年会论文集，2006。