造成锅炉飞灰含碳量高的原因分析

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摘要：飞灰含碳量是反映燃煤锅炉机组燃烧效率的主要运行经

济指标和重要技术指标。合理控制锅炉飞灰含碳量，对安全生产运行具有重要的意义。本文通过对中宁发电有限责任公司锅炉飞灰含碳量高的因数进行分析，为锅炉高效经济运行提供参考。

关键词：锅炉 飞灰含碳量 燃烧工况

从锅炉效率考虑，机械不完全燃烧热损失和排烟损失是其中两个主要的热损失。排烟损失的降低是受到限制的，降低过多会造成尾部受热面的低温腐蚀。所以降低机械不完全燃烧损失是节能降耗的突破口，而降低飞灰含碳是其中重要的方面。锅炉飞灰含碳量每下降1%，锅炉效率上升0.519%，供电煤耗约降低1.019g/kwh。

1 现状调查

我公司锅炉型号为WGZ1112/17.5-3，系武汉锅炉厂生产的亚临界一次中间再热自然循环汽包炉。锅炉采用冷一次风正压中速磨直吹系统，双通道轴向旋流喷燃器，前后墙对冲布置，布置方式前墙三排燃烧器，后墙二排燃烧器。尾部双烟道，平衡通风，尾部烟道布置两台三分仓容克式空预器，每台炉配置两台轴流式动叶可调送风机，两台轴流式静叶可调引风机，两台离心式一次风机。炉底设有一台刮板式捞渣机连续固态排渣。

我公司节能质检中心要求锅炉飞灰含碳量指标降至2%以下。

2 飞灰含碳量高的影响

①会使锅炉效率有明显的下降，直接影响机组运行经济性。

②会造成飞灰变粗，增大尾部受热面的磨损，降低其使用寿命。

③炉内飞灰的熔点降低，易引发受热面结焦。

④会使电除尘效率降低，造成环境污染。

⑤造成锅炉气温、壁温越限频发，运行调整难度增大，甚至会导致尾部受热面再燃烧，引发机组安全事故。

3 飞灰含碳量高的因数分析

3.1 一次风的影响

一次风压过低，影响磨组干燥出力，甚至造成一次风管堵塞，着火点过于靠前，还可能烧坏喷燃气。一次风压过高，造成一次风速过高，降低煤粉气流的加热程度，使着火点推迟，大颗粒的煤可能不能完全燃烧，造成飞灰含碳量增大。

判断：r=0.235

断在整个区间中应有一段是相关的即：一次风压在9.0至

9.3KPa之间飞灰含碳量有明显下降。

按照上述方法，依次对不同机组负荷下的一次风压与飞灰含碳量的关系进行试验和计算分析，判断在不同负荷区间中两者的相关值并绘制下图：

另外，适当提高磨组一次风温，提高煤粉燃烧初温，使燃烧器温度增加，有利于煤粉燃烬，反之，煤粉燃烧推迟或不完全燃烧几率增大，造成飞灰含碳量增大。

3.2 煤质的影响

煤的化学组分主要是碳、氢、氧、氮、硫五种元素，以及水分和灰分。电煤的工业分析主要是测定煤中水分（M）、挥发分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的含量。挥发分中主要是可燃性气体，因此挥发分是煤在加热过程中所分解出的可燃性气体，而不是煤中固有的。入炉煤中，挥发分高的煤容易着火，燃烧速度快，并有助于燃尽。因此，燃烧挥发分高的煤会降低飞灰含碳量。

高水分燃煤中可燃成分减少，煤燃烧时会吸收热量，放出的有效热量相对较少，会降低炉膛温度，增加着火热，不利于煤燃烬，飞灰含碳量升高。同时，它还会生成大量的水蒸汽使排烟量加大，影响锅炉安全运行，还会给尾部受热面发生低温腐蚀提供条件。

灰分是煤种的主要杂质。灰分增大时，煤中的可燃成分相对减少，飞灰含碳量略有下降，但煤的发热量降低，总的机械损失增大。灰分增大同时会造成煤粉着火困难和难以燃烬，引起尾部受热面磨损加剧，形成受热面上结焦、结渣，影响传热，因排渣增大引起损失增加，环境污染。

综上分析，在锅炉总煤量稳定的情况下，高挥发分、低水分、低灰分的入炉煤飞灰可燃物含量下降。

3.3 过剩空气系数的影响

锅炉过剩空气系数过大，将使炉膛温度降低，对着火和燃烧都不利，而且会增加锅炉排烟热损失。锅炉过剩空气系数过小，会使锅炉缺氧燃烧，增加飞灰含碳量。目前，我公司于2013年10月完成了#2炉脱硝改造工程，通过低氮燃烧器改造和选择性催化还原法（SCR）脱硝。

低氮燃烧技术主要是维持锅炉低氧燃烧，抑制NOX的排放，势必会造成煤粉燃烧不完全，炉膛出口飞灰含碳量增大。综合分析，从保证NOX的排放和飞灰含碳量低角度出发，炉膛过剩空气系数存在一个最佳区间，确保锅炉排放指标合格和热损失最小以及确保锅炉稳定运行。目前，我公司#2炉参数调整主要控制SCR区出口氧量维持在2.5%-

3.2%之间，SCR区入口NOX低于450mg/Nm3，出口低于150mg/Nm3，控制飞灰含碳量不超过2%。另外还要保证各项散热损失之和（q2+q3+q4）为最小，使锅炉在最佳过剩空气系数下运行。

3.4 煤粉经济细度的影响

煤粉细度不但影响煤粉着火和燃烧条件，而且对燃烧经济性和飞灰含碳影响较大。煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温，燃烧反映速度也越快。飞灰含碳量越低。煤粉过细，也会使磨煤机电耗上升，金属磨损增大，因此要保证煤粉细度可使排烟热损失和机械不完全燃烧损失（q2+q4）以及制粉系统的电耗和金属消耗的和为最小，这个值就是煤粉的最佳经济细度。

影响煤粉经济细度的因数有煤种特性、制粉系统特性、燃烧设备的型式和完善程度以及运行工况。煤中挥发分的含量也是决定煤粉细度的主要因数，当燃煤中挥发分含量较多时，由于容易燃烧，故煤粉可以适当粗一些。当煤中含有较多灰分时，由于灰分会阻碍燃烧，此时要求煤粉适当细一些。另外，煤粉颗粒均匀时，飞灰含碳量也会下降。

3.5 机组运行工况的影响

锅炉低负荷运行时，总煤量下降，炉膛温度降低，受热面吸热量也随之下降。造成飞灰含碳量升高。

反之，在煤质不变的情况下，高负荷状态下，总风量增大，炉膛温度升高，虽然煤粉在炉膛停留时间短，但燃烧较为完全，有利于降低飞灰含碳量。

因机组负荷的变化，还会造成磨组投入数量不同和炉膛配风的变化，所以要综合分析机组负荷对飞灰含碳的影响。

另外，因为机组负荷受电网约束，所以还需在经济和安全中寻求最佳运行工况。

3.6 磨组运行方式和二次风配比的影响

合理的燃烧器运行方式，可以保证火焰中心位置。锅炉磨组运行方式变化时，炉膛火焰中心位置随之改变，停运A或B磨启动D或E磨时，炉膛火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，排烟温度上升，煤粉燃烧不完全，飞灰含碳量增大。故而，日常运行调整多投入下排燃烧器运行，根据机组负荷，少投或不投上排喷燃器。

锅炉风量的控制要坚持一、二次风配合调节，二次风不仅要满足燃烧需要，还要补充一次风末端空气量不足的作用，此外，还在高温火焰中有搅拌混合的作用，强化燃烧，降低可燃物不完全燃烧损失。运行除了控制总风量外，还要调整二次风箱开度，满足喷燃器中煤粉浓度偏差造成的需求风量不同，一般按照塔形配煤、配风，适当保证下排喷燃气高煤量、高风量，保证煤粉有足够的燃烧时间和空间。降低飞灰可燃物，但也要防止锅炉结焦。锅炉正常运行时，炉膛应具有光亮的金黄色火焰，火焰中心在炉膛中部，火焰中不应有煤粉分离出来，也不应有明显的星点。

4 结束语

通过对我公司锅炉运行现状的调查分析，找出造成锅炉飞灰含碳量高的主要因数，并对部分因数进行调整控制，降低了锅炉飞灰含碳量。由于锅炉运行是动态的平衡，飞灰含碳量受诸多因数影响，而且其中很多因数都是相互联系、相互制约，所以在实际操作中，因全面考虑影响因数，综合分析调整，最终达到降低锅炉飞灰含碳量的目的，保证锅炉安全、高效运行。

参考文献：

[1]望亭发电厂.锅炉[M].中国电力出版社，2002.

[2]宁夏中宁发电厂.集控运行规程[S].2008.

[3]姚文达.电厂锅炉运行及事故处理[M].中国电力出版社，2007.

作者简介：

王华（1982-），男，回族，宁夏平罗人，助理工程师，工学学士，专业：电气工程与自动化，目前研究方向：热能与动力工程，宁夏中宁发电有限责任公司运行部主控。

海发林（1986-），男，回族，宁夏固原人，助理工程师，大专，专业：计算机应用，目前研究方向：热能与动力工程。