超臨界直流鍋爐飛灰含碳量偏高的原因及對策

甘淑芳

（江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠，江西豐城 331100）

0 引言

鍋爐飛灰可燃物及灰渣含碳量決定了鍋爐的機(jī)械不完全燃燒損失，是影響火力發(fā)電廠燃煤鍋爐熱效率的重要指標(biāo)。一座裝機(jī)容量1 200 MW的火電廠，一年消耗原煤約300萬噸，按灰分含量為27%計(jì)算，年灰渣產(chǎn)生量81萬噸。如果燃燒不完全，灰渣中殘存2%的可燃物，則有1.62萬噸純碳未能利用，鍋爐熱效率將受到影響。而飛灰可燃物每降低1%，鍋爐效率約提高0.3%。

1 概述

豐城二期發(fā)電廠6號鍋爐采用的是SG2102/25.4-M959型超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、全鋼爐架、露天布置、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)π型爐。擺動燃燒器時(shí)，在熱態(tài)運(yùn)行中一、二次風(fēng)均可上下擺動，一次風(fēng)最大擺角為±20%，二次風(fēng)為±30%，一次風(fēng)風(fēng)率19.07%，二次風(fēng)風(fēng)率75.93%。爐膛漏風(fēng)率5%，空預(yù)器漏風(fēng)風(fēng)率8%，設(shè)計(jì)飛灰含碳量為2%。

近期由于燃用混煤，6號機(jī)組飛灰含量一般在3%~9%，有時(shí)高達(dá)11%。

2 影響飛灰含量的因素

2.1 入爐煤質(zhì)的影響

入爐煤質(zhì)對飛灰含量的影響非常明顯，其中最大的是煤的灰份和揮發(fā)份，主要原因?yàn)椋?/p>

1）煤中的灰份在燃燒過程中不但不能放出熱量而且還要吸收熱量。因此，灰份含量越大，發(fā)熱量越低，容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲；同時(shí)爐膛燃燒溫度顯著降低，煤的燃盡度變差，造成飛灰可燃物高。

2）煤的揮發(fā)份越低，越難著火，燃燒時(shí)間也越長，燃盡程度就越低，飛灰含碳量也就越大。反之，則飛灰含碳量越小。

因此，運(yùn)行中關(guān)鍵是要保證煤質(zhì)穩(wěn)定且不能偏離設(shè)計(jì)值太多。6號鍋爐設(shè)計(jì)煤種為淮南煤，灰份25.31%，揮發(fā)份34.6%。目前實(shí)際現(xiàn)狀是入爐煤源較雜，難于滿足鍋爐設(shè)計(jì)要求。為此，在現(xiàn)有情況下需要對鍋爐運(yùn)行進(jìn)行燃燒調(diào)整。

2.2 煤粉細(xì)度的影響

煤粉細(xì)度越小，燃燒時(shí)間就越短，燃盡程度越高，飛灰含碳量也就越小。反之，則飛灰含碳量就越大。試驗(yàn)中，通過調(diào)整磨煤機(jī)的變加載油壓、磨煤機(jī)折向檔板開度與磨煤機(jī)風(fēng)量來調(diào)整煤粉細(xì)度。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，6號爐A、E、F磨煤粉過粗，煤粉細(xì)度R90達(dá)28%以上，經(jīng)過調(diào)整磨煤機(jī)折向檔板及磨煤機(jī)風(fēng)煤比，E、F磨R90已調(diào)整至10%左右，A磨由于磨出口折向檔板一側(cè)有卡，只能調(diào)整一側(cè)，使R90在20%左右，6號爐因經(jīng)過多次調(diào)整，調(diào)整周期較長，效果明顯，飛灰含碳量由7.21%下降至5.05%，下降了2.16%。

2.3 爐膛氧量的影響

在負(fù)荷及煤量一定下，增加風(fēng)量，爐內(nèi)氧量加大，煤粉燃燒更充分，燃盡程度就越好，飛灰含量就越低；但是風(fēng)量的增加，會加大送、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的電耗，同時(shí)加大受熱面的磨損，既不經(jīng)濟(jì)也不利于安全，并且風(fēng)量增加到一定程度后，將不能再提高燃盡程度，反正而會降低爐膛溫度，使得飛灰含量增大，尤其在低負(fù)荷時(shí)，不利于燃燒的穩(wěn)定。

為此通過變氧量試驗(yàn)得出不同負(fù)荷下鍋爐最佳運(yùn)行氧量，見表1。

表1 不同負(fù)荷下最佳氧量

2.4 二次風(fēng)配風(fēng)影響

6號鍋爐燃燒器采用最新引進(jìn)的低NOx同軸燃燒系統(tǒng)LNCFS，主要部件：CCOFA、SOFA、預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)CFS、強(qiáng)化著火EI煤粉噴嘴、UFA（火下風(fēng)）。

LNCFS通過在爐膛不同高度分布CCOFA和SO?FA將爐膛分布成三個(gè)相對獨(dú)立的部分：初始燃燒區(qū)、NOx還原區(qū)與燃燼區(qū)，在每個(gè)區(qū)域過量空氣系數(shù)由三個(gè)因素控制：總的OFA風(fēng)量、CCOFA和SOFA風(fēng)量的分配以及總的過量空氣系數(shù)，這種改進(jìn)的空氣分級方法通過優(yōu)化每個(gè)區(qū)域的過量空氣系數(shù)，在有效降低NOx排放的同時(shí)能最大限度地提高燃燒效率。

SOFA風(fēng)水平擺動能有效調(diào)整SOFA和煙氣的混和過程即降低爐膛出口煙溫偏差，同時(shí)降低飛灰含碳量和一氧化碳含量，SOFA水平擺動在±15°。

UFA：可以托住底部較粗煤粉、降低大渣含碳量。

CFS：在燃燒區(qū)域及上部四周水冷壁附近形成富空氣區(qū)，能有效防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦和高溫腐蝕。CFS噴嘴與輔助風(fēng)偏置15°。

燃料風(fēng)：燃料風(fēng)大小可以改變一次風(fēng)粉的剛性，一般來說，層燃料風(fēng)開度越大，一次風(fēng)粉剛性越強(qiáng)，著火時(shí)間相對越晚，燃燒過程越長，燃盡程度越低，燒揮發(fā)份較低的煤種時(shí)，影響會更明顯，所以要根據(jù)煤種調(diào)整。

擺角影響：一般來說，擺角越高，火焰中心越高，煤粉燃燒時(shí)間越短，燃盡程度也就越低，造成飛灰含碳量增大。反之則飛灰含碳量就越小。

二次風(fēng)配風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

通過450 MW和600 MW負(fù)荷下變配風(fēng)試驗(yàn)，說明二次風(fēng)配風(fēng)方式對飛灰含碳量有一定影響，運(yùn)行中應(yīng)多進(jìn)行二次風(fēng)配風(fēng)方式的調(diào)整，找到適合鍋爐燃燒煤質(zhì)的最佳配風(fēng)方式。

2.5 負(fù)荷的影響

鍋爐負(fù)荷越高，煤量相對越高，火焰也越長，爐內(nèi)二次風(fēng)動力越強(qiáng)，煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間也越短，燃盡效果差。但是，由于負(fù)荷高，爐內(nèi)溫度也越高，煤粉著火容易，燃盡效果又會好些，而在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)會發(fā)現(xiàn)相同煤種650 MW與600 MW的飛灰含碳量差不多。所以低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，隨著加負(fù)荷上升，飛灰含碳量會增加，但到一定負(fù)荷后，飛灰含碳量的變化就和負(fù)荷沒有太大關(guān)系了。

2.6 磨煤機(jī)參數(shù)的影響

磨出口溫度越高，著火時(shí)間越短，燃盡情況也越好，飛灰含碳量也就越小。但實(shí)際上受煤粉溫度的影響，磨出口溫度提高的空間不大，所以，正常運(yùn)行中磨出口溫度對飛灰含碳量影響不大。

表2 二次風(fēng)配風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

6號鍋爐采用的是液壓變加載中速磨煤機(jī)，在正常運(yùn)行中，只要不堵磨，就無石子煤，這就造成煤粉中所有雜質(zhì)均吹進(jìn)爐膛，對飛灰含碳量有一定影響。

3 結(jié)論

由于所在地域的原因，難以做到煤質(zhì)穩(wěn)定，在所進(jìn)煤源較雜且負(fù)荷根據(jù)調(diào)度指令變化的情況下，運(yùn)行調(diào)整鍋爐燃燒應(yīng)注意幾點(diǎn)：

1）雖然加大磨煤機(jī)的碾磨力、關(guān)小折向檔板和降低磨風(fēng)量，均會降低磨煤機(jī)出口煤粉的細(xì)度，但同時(shí)也增加了磨煤機(jī)的電耗，而且，關(guān)小折向檔板和降低磨風(fēng)量也有可能增加磨煤機(jī)的石子煤排放量，所以運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)根據(jù)飛灰含碳量和各磨的電流及各磨石子煤情況將磨煤機(jī)的出口折向檔板調(diào)整到合適的開度，并確定磨煤機(jī)的合適風(fēng)量。

2）預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)CFS：在燃燒區(qū)域及上部四周水冷壁附近形成富空氣區(qū)，能有效防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦和高溫腐蝕，建議正常運(yùn)行時(shí)其開度不宜過小。

3）爐膛負(fù)壓影響：正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)合理控制好負(fù)壓（-100~+50PA），防止煙氣流速過快,對飛灰含碳量也有定影響。

4）在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同鍋爐的特性，綜合飛灰含碳量、風(fēng)機(jī)電耗及鍋爐燃燒安全來調(diào)整氧量，并做好爐膛的保溫和清灰工作，確保鍋爐燃盡程度最佳。

4 結(jié)束語

隨著節(jié)能減排工作的深入推進(jìn)，對火電廠的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求也將越來越高，應(yīng)不斷進(jìn)行多方面的探索研究，盡量找出經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)行模式，在保證鍋爐正常運(yùn)行前提下有效提高鍋爐效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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