超臨界W火焰鍋爐飛灰含碳量高的原因分析

陶亮

【摘 要】對(duì)大型電站煤粉鍋爐而言，在各項(xiàng)熱損失中，機(jī)械不完全燃燒熱損失僅次于排煙熱損失，約占鍋爐熱效率的0.5 %～3%。機(jī)械未完全燃燒損失增大，主要就是由于飛灰可燃物偏高造成的。對(duì)于600MW機(jī)組，飛灰可燃物每升高1%，供電煤耗增加0.6g/KW.h。此外飛灰可燃物增高，會(huì)造成爐膛出口煙溫升高，位于該區(qū)域的受熱面管壁超溫、爆管可能性增大。對(duì)此，本文將對(duì)超臨界W火焰鍋爐飛灰含碳量高的原因全面的分析。

【關(guān)鍵詞】飛灰含碳量；原因分析；降低措施

0 引言

奉節(jié)電廠#2鍋爐采用了東方鍋爐股份有限公司制造的型號(hào)為DG-1852/25.31-Ⅱ8型鍋爐，其主要技術(shù)特征為超臨界參數(shù)、W型火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流鍋爐。單爐膛露天島式布置，燃用無(wú)煙煤，一次再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，全鋼架，全懸吊結(jié)構(gòu)，п型鍋爐。

制粉系統(tǒng)：采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配6臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，磨煤機(jī)出口采用動(dòng)態(tài)分離器，磨煤機(jī)中的鋼球?yàn)楣?jié)能鋼球。每臺(tái)磨煤機(jī)帶4只雙旋風(fēng)煤粉濃縮燃燒器。雙旋風(fēng)煤粉燃燒器順列布置在下?tīng)t膛的前后墻爐拱上，前、后墻各12只。

鍋爐二次風(fēng)主要從爐膛前后墻在高度方向上分層送入爐內(nèi)，各燃燒器的二次風(fēng)箱配風(fēng)均獨(dú)立可調(diào)，燃燒器之間并無(wú)相互擾動(dòng)，形成良好的分級(jí)燃燒和均勻的熱負(fù)荷分布。二次風(fēng)箱設(shè)有A、B、C、D、F擋板，其中風(fēng)箱擋板A、B、D為手動(dòng)，日常運(yùn)行時(shí)不調(diào)節(jié)。風(fēng)箱擋板C、F為氣動(dòng)調(diào)節(jié)，可根據(jù)鍋爐負(fù)荷及燃燒情況進(jìn)行調(diào)節(jié)并控制分級(jí)配風(fēng)風(fēng)量。水冷壁上部還布置有26只燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器，前、后墻各13只，所需風(fēng)量通過(guò)燃盡風(fēng)箱入口風(fēng)門(mén)擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)。

#2機(jī)組投產(chǎn)至2017年8月份以來(lái)飛灰含碳量在機(jī)組負(fù)荷600MW時(shí)，均在8%左右。嚴(yán)重影響鍋爐的效率。經(jīng)過(guò)相關(guān)人員摸索調(diào)整后，其在機(jī)組負(fù)荷600MW時(shí)飛灰含碳量將至6%左右。

1 飛灰含碳量偏高的原因

當(dāng)煤粉氣流在爐膛內(nèi)的燃燒和燃盡過(guò)程不充分時(shí)，勢(shì)必造成機(jī)械未完全燃燒熱損失增大，飛灰含碳量升高。影響飛灰含碳量變化的因素主要有：煤粉細(xì)度、煤種特性、二次風(fēng)量等因素。

1.1 煤粉細(xì)度的影響

煤粉細(xì)度對(duì)其煤粉的燃燒和燃盡性能有較大影響。煤粉細(xì)度越大，即煤粉顆粒粒徑越大，其燃盡性能較?。涣筋w粒越差，勢(shì)必造成煤粉燃盡時(shí)間延長(zhǎng)，不完全燃燒損失增大，飛灰含碳量升高，從而降低鍋爐效率。細(xì)煤粉雖然容易著火和燃燒，但煤粉顆粒過(guò)細(xì)將會(huì)增加制粉系統(tǒng)的耗電量和加大磨煤機(jī)的磨損量。因此，在鍋爐設(shè)備運(yùn)行中，應(yīng)綜合考慮不完全燃燒損失和制粉能耗的要求，使之達(dá)到最小，即尋找煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度或最佳細(xì)度，以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰含碳量。

我廠#2爐由于磨煤機(jī)采用節(jié)能鋼球，磨內(nèi)鋼球量不足，這樣使得磨出力不足，煤粉細(xì)度增大。

1.2 煤種特性的影響

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠存在鍋爐燃燒實(shí)際煤種與設(shè)計(jì)煤種不符的情況，這是因?yàn)殡姀S用煤來(lái)源比較復(fù)雜，大礦煤與小窯煤混用的情況非常普遍，造成煤質(zhì)成分如揮發(fā)分、水分、灰分和發(fā)熱量等主要指標(biāo)不穩(wěn)定，從而對(duì)煤粉的完全燃燒產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致飛灰含碳量發(fā)生顯著變化。我廠#2爐的設(shè)計(jì)煤種為無(wú)煙煤，熱值21400kJ/kg，干燥無(wú)灰基揮發(fā)份9.9，哈氏可磨系數(shù)為70。我廠#2鍋爐2017年08月左右，五臺(tái)磨燃用的煤種一般為山西晉城煤（低硫高熱值無(wú)煙煤），其熱值一般在23000kJ/kg左右，干燥無(wú)灰基揮發(fā)份5，哈氏可磨系數(shù)為50。另一臺(tái)磨燃用煤種為萬(wàn)州煙煤，其熱值一般在20000kJ/kg左右，干燥無(wú)灰基揮發(fā)份25，哈氏可磨系數(shù)為80。由于五臺(tái)磨的煤種難磨，且揮發(fā)分低。導(dǎo)致煤粉顆粒大，且不易著火。最終使得鍋爐飛灰含碳量增加。

1.3 二次風(fēng)量及過(guò)量空氣系數(shù)的影響

鍋爐燃燒所需的氧量供應(yīng)主要來(lái)自二次風(fēng)，如果二次風(fēng)量偏小，勢(shì)必影響爐內(nèi)的燃燒工況，使?fàn)t內(nèi)易出現(xiàn)缺氧燃燒現(xiàn)象，導(dǎo)致飛灰含碳量增大。我廠#2機(jī)組高負(fù)荷下風(fēng)量相對(duì)較低，燃燒區(qū)域缺氧燃燒，使燃盡率降低。燃燒后期混合差。W 火焰燃燒鍋爐燃燒器氣流擴(kuò)散角較小，射程較遠(yuǎn)，各燃燒器獨(dú)立工作。燃燒器沿整個(gè)爐拱寬度布置，距離隨寬度拉得很開(kāi)，各煤粉管道較大的粉量差異下不能相互補(bǔ)充因此，無(wú)煙煤將會(huì)有相當(dāng)部分處于缺氧狀態(tài)下燃燒，這樣必然會(huì)使燃燼率降低。

2 降低飛灰含碳量的措施

（1）控制煤粉細(xì)度。通過(guò)控制和調(diào)整分離器轉(zhuǎn)速，磨煤機(jī)分離器變頻不低于 60%，保證細(xì)度穩(wěn)定，正常?？刂颇ッ簷C(jī)電流，對(duì)電流偏低的 幾臺(tái)磨煤機(jī)補(bǔ)加鋼球。

（2）對(duì)燃盡風(fēng)就地?fù)醢暹M(jìn)行調(diào)整。調(diào)整主要方向?yàn)閷⒅胁恐绷黠L(fēng)開(kāi)大，兩側(cè)旋流風(fēng)關(guān)小，以達(dá)到沿寬度方向氧量盡量平衡，消除局部CO。

（3）針對(duì)高負(fù)荷下?tīng)t膛中部缺氧，燃燒調(diào)整方面，高負(fù)荷增加了送風(fēng)量，對(duì)F擋板進(jìn)行了調(diào)整，將中間區(qū)域擋板適當(dāng)開(kāi)大，加強(qiáng)了爐膛中部補(bǔ)風(fēng)，改善燃燒區(qū)域缺氧燃燒情況。高負(fù)荷下，在脫硝入口NOx不超設(shè)計(jì)值的情況下，適當(dāng)關(guān)小燃盡風(fēng)，以提高燃燒區(qū)域風(fēng)量。在600MW下，如果NOx滿(mǎn)足運(yùn)行要求，可將燃盡風(fēng)層擋板關(guān)小，位于爐膛中部F擋板開(kāi)大。燃盡風(fēng)層擋板一般在50%～65%區(qū)間，可根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)增減。中部F擋板可開(kāi)至60%開(kāi)度。此目的強(qiáng)化爐膛內(nèi)燃燒，減少分級(jí)用風(fēng)。

（4）為了使一次風(fēng)具有一定的下沖動(dòng)能，將B擋板由30%開(kāi)至40%，將各燃燒器消旋桿下放一格，增加火焰行程。

（5）提高了無(wú)煙煤磨煤機(jī)出口風(fēng)溫，控制出口風(fēng)溫120℃左右。

（6）燃煤得摻燒。高負(fù)荷下，保持一臺(tái)磨燃用煙煤。再參配兩臺(tái)磨易磨煤，如：高硫份高熱值無(wú)煙煤，其他三臺(tái)磨采用難磨低硫高熱值無(wú)煙煤。煙煤屬于易燃煤，對(duì)于煤粉細(xì)度要求不高，可以將煙煤出力增加，減少低硫高熱值無(wú)煙煤的出力，提高分離器轉(zhuǎn)速，以降低飛灰可燃物。高負(fù)荷時(shí)，制粉系統(tǒng)調(diào)整原則：提高高硫無(wú)煙煤和煙煤的制粉出力，降低難磨制的低硫高熱值無(wú)煙煤制粉出力，提高其分離器轉(zhuǎn)速 70%以上，容量風(fēng)門(mén)開(kāi)度不大的情況下，難磨煤的磨煤機(jī)分離器的轉(zhuǎn)速?lài)?yán)禁低于65%，以保證細(xì)度的穩(wěn)定，降低飛灰可燃物。

（7）制粉系統(tǒng)保持在最佳出力，控制煤粉細(xì)度。制粉系統(tǒng)調(diào)節(jié)，幅度不宜過(guò)大，盡量保持分離器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，根據(jù)容量風(fēng)的開(kāi)度，及時(shí)調(diào)整給煤量，保證風(fēng)煤比的穩(wěn)定，防止堵磨。在不堵磨的前提下，盡量提高磨煤機(jī)料位并保持料位的穩(wěn)定?？筛鶕?jù)磨煤機(jī)電流、分離器出口濃度、磨煤機(jī)出口溫度、磨煤機(jī)進(jìn)出口壓差、就地聽(tīng)音綜合判斷是否堵磨。熱一次風(fēng)母管壓力：高負(fù)荷控制8～9Kpa；低負(fù)荷控制7～8Kpa。磨煤機(jī)出口溫度控制：無(wú)煙煤控制115℃～120℃，煙煤控制60℃～70℃。

3 結(jié)論

從煤粉細(xì)度、煤種特性、二次風(fēng)量等方面對(duì)飛灰含碳量變化的影響規(guī)律看出在鍋爐運(yùn)行時(shí)，必須全面考慮各種措施間的緊密聯(lián)系和互相依賴(lài)性，并根據(jù)實(shí)際鍋爐機(jī)組特性和現(xiàn)場(chǎng)具體條件正確處理，從而達(dá)到降低飛灰含碳量、節(jié)約能源的目的，保障燃煤電站鍋爐的安全、高效運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]李現(xiàn)周.電廠鍋爐飛灰含碳能量高的原因分析及對(duì)策[M].科學(xué)教育前沿，2015.endprint