浅谈如何降低锅炉飞灰可燃物

浅谈如何降低锅炉飞灰可燃物

顾正卿冷欣超

（华能济宁运河发电有限公司，山东济宁272057）

［摘要］在火力发电厂中，由于锅炉的不完全燃烧，使锅炉的飞灰可燃物含量增加，导致锅炉效率降低，发电成本增加。通过深入探讨锅炉飞灰可燃物含量的影响因素，提出了维持锅炉稳定燃烧、降低飞灰可燃物含量、提高锅炉效率的有效措施，为锅炉高效经济运行提供参考。

［关键词］燃煤发电厂；煤粉炉；飞灰可燃物；锅炉效率；稳定燃烧

对于现代化火电厂的发电机组来说，不仅要保证生产运行的安全性，还要着重考虑生产过程的经济性。燃煤锅炉飞灰可燃物主要是未燃尽的碳粒，它的含量直接反映了燃烧调整及锅炉经济运行情况，对于环境保护、提高飞灰综合利用价值等有间接的影响。飞灰可燃物含量每降低1 %，锅炉热效率可提高0.3 %左右，供电标煤耗可降低0.9～1.2g/ (kW h)。同时，如果锅炉飞灰可燃物含量太高，无法满足建材行业对粉煤灰的使用标准，电厂大量的粉煤灰将只能外倒，将会带来非常巨大的环境污染。其次，在锅炉运行中，伴随着飞灰可燃物含量增高，还会给整个锅炉的安全运行带来威胁。

1 影响飞灰可燃物含量因素分析

1.1 燃料的性质对飞灰可燃物含量的影响

燃料性质中挥发分的含量对煤粉燃烧的影响最为重要。当燃用挥发分较多的煤时，容易着火，燃烧也易于完全。这是因为挥发分是气体可燃物，其着火温度较低，着火容易；挥发分多，相对来说，煤中难燃的固定炭含量便少些，使煤易于燃烧；挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性，挥发分越多，煤粉颗粒的孔隙越多，与助燃空气接触面积越大，因而易于燃尽，燃烧损失较少，反之亦然。对于高水分燃煤，由于燃烧时放出的有效热量相对减少，会降低炉内燃烧温度，并增加着火热，不利于焦炭的燃尽，造成飞灰可燃物含量的升高。燃煤中灰分含量也会对燃烧产生影响，燃煤中的灰分不但不能燃烧，而且会降低燃煤的发热量，灰分较多会使理论燃烧温度降低，而且煤粒表面往往形成灰分外壳，妨碍煤中可燃质和氧气接触，使煤不易燃尽，飞灰可燃物含量增加；另外灰分多，还会使炉膛温度下降，燃烧不稳定，也会使飞灰可燃物含量增加。

1.2 煤粉细度对飞灰可燃物含量的影响

煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温、挥发分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，飞灰可燃物含量越低。另外，若煤粉很细，颗粒外面的焦炭燃烧后，不易形成较大扩散阻力的灰壳。但煤粉过细，又会使得制粉电耗增加，因此，在锅炉运行中，应综合考虑不完全燃烧损失和制粉

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可燃物含量。另外，煤粉颗粒比较均匀时，飞灰可燃物含量也会相对减少。

1.3 锅炉负荷对飞灰可燃物含量的影响

锅炉运行负荷降低时，燃料消耗量减少，水冷壁的吸热量随之也要减少，但相对每公斤燃料而言，水冷壁的吸热量反而有所增加，从而使得炉膛平均温度降低，挥发分释放速度变慢，此时一次风量和总风量往往也偏低，燃烧过程在极为不利的条件下进行，影响煤粉的着火，造成飞灰可燃物含量上升；反之，同样的煤粉在高负荷时，供风量增大，虽然煤粒在炉内停留时间有所缩短，但会使炉膛的容积热负荷增加，有更高的炉膛温度水平，则容易燃尽，有利于降低飞灰可燃物含量。但锅炉负荷也不是越高越好，因为过高的锅炉负荷容易引起炉膛结焦，所以应对锅炉负荷加以控制。

1.4 过量空气系数对飞灰可燃物含量的影响

过量空气系数的调整与控制是降低NOx 排放浓度的有效措施。低氧燃烧能降低炉内燃烧温度，抑制NOx 的生成，降低NOx 排放。但若过量空气系数较小，则煤粉在贫氧条件下燃烧，煤粉的燃尽度相应较小，造成炉膛出口处飞灰可燃物含量较大。随着过量空气系数的增加，逐渐达到煤粉完全燃烧所需要的氧量值，炉膛出口处的飞灰可燃物含量逐渐降低。从燃烧的角度看，炉膛过量空气系数存在一个最佳值，随着炉膛出口过量空气系数的提高，炉膛中氧气浓度增加，煤粉燃烧反应速率增加，从而降低了飞灰可燃物含量。

1.5 配风方式对飞灰可燃物含量的影响

在保证一、二次风良好汇合的条件下，只有合理分配一、二次风的风量，才能组织良好的燃烧过程。一次风速不能过大，若风速过大，其中的大颗粒可能因为动能过大而穿过燃烧区不能燃尽，造成飞灰可燃物含量增加；风速太小会使气流无刚性，造成偏转，破坏炉内动力场，并且其卷吸高温烟气的能力下降，这都会造成不完全燃烧，此外，风速太低还有可能造成堵管。

1.6 炉内空气动力场对飞灰可燃物含量的影响

炉内保证良好的空气动力场，不仅可以加强高温烟气回流，强化煤粉气流的加热，而且还可以使煤粉和空气良好混合，保证煤粉的充分燃烧。这不仅对着火后的燃烧阶段非常重要，而且对于燃尽阶段也很重要。因为在燃尽阶段，可燃质和氧气的数量已减少，而且煤粉表面可能包裹有一层灰渣，通过加强混合扰动，可增加煤粉和空气的接触机会，有利于煤粉的完全燃烧，降低飞灰可燃物含量。

1.7 热风温度对飞灰可燃物含量的影响

热风温度的高低直接关系到煤粉气流的初温和炉内的燃烧工况。对于同一台燃煤锅炉，当其它条件相同时，通过提高热风温度可以提高煤粉气流的初温，使燃烧室壁面温度增加，从而减少把煤粉气流加热到着火温度所需的着火热，有利于降低飞灰可燃物含量。相反，如果热风温度较低，会增加煤粉燃烧的着火热，同时也会使炉膛的温度相应降低，则会降低炉膛温度，影响煤粉的着火和燃尽，使得飞灰可燃物含量增加。

1.8 燃烧器的投运方式对飞灰可燃物含量的影响燃烧器的投运方式会影响

煤粉在炉膛中的停留时间，从而影响其燃尽率。当投运下部燃烧器时，煤粉在炉膛中的停留时间延长，故燃烧较充分，飞灰可燃物含量就相应减少；反之，飞灰可燃物含量就会增加。

1.9 制粉系统启、停对飞灰可燃物的影响对于直吹式制粉系统，不论是前后墙布置还是四角布置的燃烧器，制粉系统的启停就意味着不同层燃烧器投运方式的改变，其影响分析同1.8。

1.10 燃烧工况对飞灰可燃物的影响炉膛温度和火焰中心的变化，改变了煤粉燃烧的外部