电站锅炉飞灰含碳量影响因素分析及控制

电站锅炉飞灰含碳量影响因素分析及控制

郭亮

大唐甘谷发电厂，甘肃天水 741000

摘要：飞灰含碳量是影响锅炉效率的重要因素之一。本文探讨大型电站锅炉飞灰含碳量的重要性、影响因素，提出调整和控制飞灰含碳量的方法，为大型电站锅炉飞灰含碳量的控制、锅炉的优化运行提供参考。

关键词：电站锅炉；飞灰含碳量；调整；控制

引言

随着电力行业改革的深入进行，受新能源发电高速发展影响，如何优化运行、节能降耗，已经成为火力发电企业生产经营的重要工作。而配煤掺烧则是降低燃料成本的主要手段，由于掺烧煤种与设计煤种煤质有较大差距，因此如何调整燃烧，提高锅炉效率则成了锅炉运行调整的一个重要课题。对现代大型电站锅炉而言，机械未完全燃烧热损失是影响锅炉效率的重要指标，本文从大型电站锅炉的飞灰含碳量影响因素出发，提出相应的控制方法，达到提高锅炉效率的目的。

1 控制飞灰含碳量的意义

煤耗是火力发电机组最主要的经济技术指标之一，煤耗的高低直接影响到节能降耗的成果。根据最新300MW机组能耗分析指导意见，锅炉飞灰含碳量每降低1%，影响供电煤耗下降kWh。某电厂装机2*330MW，以每年发电量30亿kWh为例，则年节约标煤3060吨。飞灰含碳量超标，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再燃烧，同时影响电除尘及脱硫设备运行，降低了设备寿命。这些都使设备运行的安全性与经济性受到影响。因此，把锅炉飞灰含碳量控制在合理的范围内，对生产运行具有重要的意义。

2 影响飞灰含碳量的因素

煤质影响

灰分的影响

煤中的灰分会降低发热量，妨碍可燃物与氧的接触，使煤着火和燃烧困难，增加燃烧损

失。燃料中灰分增加，会使火焰温度降低，着火推迟，煤粉燃烬度变差，故机械未完全燃烧热损失随之增加。

挥发分的影响

挥发分越高的煤，越容易着火，燃烧也易于完成。这是因为挥发分是气体可燃物，着火温度低，易于着火。挥发分多，相对来说煤中难燃的焦炭便少，使煤易于燃烧完全。大量的挥发分析出，着火燃烧时可以放出大量热量，提高炉内温度，易于煤的燃烬。另外，挥发分是从煤的内部析出的，析出后使煤具有孔隙性，使煤和空气接触面变大，利于完全燃烧。水分的影响

煤中水分多，燃烧时放出的有效热量便减少，降低炉内温度，甚至会使煤着火困难，从而使灰中残留碳增加。

煤粉细度

从燃烧的角度看，煤粉越细，焦炭粒的内部空隙越多，利于煤和氧气接触反应，促使碳的燃烬，降低飞灰含碳量。但从制粉系统的角度，煤粉越细，磨煤机电耗就高，金属磨损量增大。

过剩空气系数

充足的空气量是燃料完全燃烧的必要条件。若过剩空气系数αL不足，燃料得不到充足的空气，未完全燃烧热损失q3和q4就会增加，造成飞灰含碳量增加。但过剩空气系数α

过大，不仅增加送风机和引风机电耗，还会使排烟热损失q2增大，反而使锅炉效率显著降L

低。

图1 锅炉效率图

炉内温度

根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系，因此炉温对燃烧过程有着极

其显著的影响。炉温高，着火快，燃烧速度快，燃烧过程更猛烈，燃烧也易于趋向完全。但过高的炉温会引起炉内结渣，引起膜态沸腾。炉温范围取决于燃料性质、预热空气温度、炉膛容积热强度和炉膛断面热强度等因素。

煤粉气流速度

在一定的炉温下，一定细度的煤粉要有一定的时间才能燃烬。这与煤粉气流的速度有直接的关系，当煤粉气流速度过快时，煤粉气流在炉膛内来不及充分燃烧就离开，使未完全燃烧热损失增加，飞灰含碳量增加。

炉内动力场工况不均

若锅炉一、二次风挡板发生变形，部分挡板实际开度与指示开度不一致，或一、二次风配比不合理，会使火焰中心偏斜，煤粉与空气在炉内混合不均匀，造成局部燃烧反应不完全，飞灰含碳量升高。

3 降低飞灰含碳量的方法

优化配煤掺烧

控制好购煤品种、数量及煤种比例，严把进煤关，严格控制发热量、挥发分、灰分等指标。加强煤场管理，做到不同煤种分类堆放。在配煤掺烧时，根据煤质分仓配煤，动态调整。选择合适的煤粉细度

在实际运行中，应综合考虑不完全燃烧热损失和制粉单耗的要求，使之达到最小，即寻找煤粉经济细度，以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。当燃用煤种发生较大变化时，应通过实验来确定煤粉的经济细度，控制煤粉的均匀性。另外控制合理一次风速，防止风速过大将较粗的煤粉颗粒带入炉膛内。

改进在线监测系统

目前很多电厂飞灰含碳量测定还采用的是人工取灰，再进行化验分析的方法，这种方法分析滞后，实时性差，无法对运行人员的监视调整起到积极的作用。应将飞灰含碳量测量系统改造成实时监测系统，使运行人员可以根据实时数据进行燃烧调整，组织良好的炉内工况，降低飞灰含碳量，提高锅炉效率。

优化运行工况

合理配合一、二次风，保证燃烧区氧量

应根据磨煤机形式，通过一次风速确定合理的一次风压及风量，防止一次风携带粗煤粉颗粒进入炉膛燃烧。需要注意的是，若一次风量太低，会造成磨煤机堵煤，影响磨煤机出力，造成炉膛内燃烧不稳。

应在一次风携带煤粉着火后送入二次风，补充煤粉燃烧所需的氧气，使之与着火燃烧的煤粉气流强烈混合，促使煤粉燃烬。二次风如果在煤粉着火以前过早的混入一次风，对着火是不利的，尤其是对于低挥发份的煤更是如此，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入则会降低火焰温度，这种过早的混合，使煤粉需要的着火热增加，着火推迟，增加机械不完全燃烧损失，飞灰含碳量上升。但如果二次风过迟混入，又会使着火后的煤粉得不到燃烧所需氧气的及时补充，这也会使炉内燃烧不完全，飞灰含碳量增加。

保持较高的磨煤机出口温度

对于同一台燃煤锅炉，当其它条件相同时，通过提高煤粉气流的初温，从而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。但当燃用高挥发分煤种时，提高煤粉气流初温会造成煤粉提前燃烧，有可能损坏磨煤机及给煤机。

合理配置磨煤机运行方式

磨煤机运行方式直接影响到炉膛温度和火焰中心高度。若上层磨投运较多时，会使火焰中心上移，煤粉在炉膛内停留时间缩短，部分煤粉未燃烬便随高速烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。反之，下层磨组投运较多时，飞灰含碳量相应就会降低。

4 结论

从以上各方面因素对飞灰含碳量影响规律，可以看出在锅炉运行时，必须全面考虑各种控制手段间的关系，并根据实际锅炉特性和现场具体条件正确处理，从而达到降低飞灰含碳量、节能减排目的，保障燃煤电站锅炉的安全、高效运行。

参考文献：

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[2]张晓梅,涂光瑜,高伟，等.燃煤锅炉机组[M].北京:中国电力出版社,.

[3]王莺歌.大型电站锅炉飞灰含碳量的调整与控制[J].东北电力技术，2007,11:24-28.