锅炉飞灰可燃物含量偏大原因及防治

锅炉飞灰可燃物含量偏大原因及防治

朱忠强

下花园发电厂发电部 河北省张家口市

 〔摘 要〕我厂#3炉在一段时期内飞灰可燃物含量有时偏大，锅炉飞灰可燃物含量偏大就会引起锅炉效率降低，增加发电成本，企业效益下降。本文将对飞灰可燃物含量偏大的原因进行分析，并提出运行中如何降低飞灰飞灰可燃物含量、需要注意的事项，从而提高锅炉运行的经济性。

〔关键词〕 锅炉 飞灰可燃物 偏大 防治

1、3号炉设备概况 ：

#3炉系哈尔滨锅炉厂制造，为超高压参数并有一次中间再热的单锅筒、自然循环蒸汽锅炉。配二十万汽轮发电机组，锅炉型号为HG-670/140-9型。制粉系统为中间储仓式热风送粉，采用四角双切圆燃烧方式。在炉膛四角布置低氮煤粉燃烧器，炉膛中心形成直径600/1200 mm的双切圆，四周采用膜式水冷壁。炉内上部沿烟气流向布置屏式过热器、对流过热器、高温再热器。竖井从上至下布置有低温再热器、省煤器及空气预热器。

2、#3炉飞灰可燃物含量偏大概况：

我厂3号炉在2020年2月份以来多次出现了飞灰可燃物含量偏大，正常情况下飞灰可燃物为小于3%，运行中有时连续几天飞灰可燃物达到3～5%。

3、#3号炉飞灰可燃物含量偏大原因分析：

3.1、煤质的变化：影响最明显。一般来说，挥发分高、灰份小的煤种，飞灰都比较小。反之则大。挥发分（Vad）低于25%、灰分（Aad）高于15%对降低飞灰不利。燃煤灰分高，由于燃料本身放热量低，燃料消耗量大，加之灰分不但不放出热量，而且还要吸收热量，使炉膛内烟气温度降低，煤粉气流着火推迟，也使煤粉着火稳定性降低。煤粉水分过大，由于入炉煤水分高，为了满足锅炉负荷需要的燃煤量，由于热风量满足不了磨煤机出口温度，为增加制粉出力，只能降低磨煤机出口温度，造成一次风喷口的煤粉着火距离太远，从而引起着火、燃烧推迟，煤粉在来不及燃烧完全就离开炉膛。另一方面，由于三次风温度低、湿度大、风速高，大量三次风进入炉膛引起燃烧区域的温度降低，煤粉着火推迟，恶化煤粉气流的燃尽条件，不利于煤粉的燃烧和燃尽。同时，由于一部分燃烧热消耗在加热水分上，使水分汽化、过热，也降低了炉膛内的烟气温度，使煤粉气流卷吸的烟气温度也降低，火焰对煤粉气流的辐射热也降低，这些因素对着火显然不利。所以，入炉煤水分增大是3号锅炉飞灰可燃物超标的一个重要原因。煤中挥发分低，煤粉气流的着火温度显著提高，着火热也随之增大。也就是说，必须把煤粉气流加热到更高的温度才能着火。因此，挥发分低的煤着火要困难些，达到着火所需的时间也更长些，着火点离开燃烧器的距离也自然拉得更长些。
3.2、风量的大小影响：在低负荷时，风量大，煤粉停留时间短，炉膛温度低，飞灰增大。如在低负荷时，氧量在6%左右，飞灰可燃物含量有所增加；而将风量降小时，飞灰可燃物含量有所降低。

3.3、制粉系统的启停：启停磨煤机运行时影响较大，尤其是停止制粉运行时，停止给煤机时，瞬间三次风含粉量增大，造成不完全燃烧使飞灰可燃物含量增大。磨煤机启动完毕后飞灰要比启动前略微下降，分析原因是进入炉膛的冷风量减少，使得着火提前、迅速。
3.4、煤粉细度：煤粉越细燃烬所需时间越短，煤粉越粗燃烬所需时间越长。

3.5、一次风速的影响：低负荷时在保证一次风管不堵管的情况下降低一次风母管压力，对保证煤粉细度的大小和均匀性有利，能使进入炉膛冷风量减少，着火迅速。一次风速偏高导致煤粉着火推迟，着火后温度降低，燃烧不完全的结果，也使飞灰可燃物含量增大。
3.6、炉膛负压：影响不大。炉膛负压大，漏入的冷风多，煤粉在炉膛停留时间短，着火延迟，飞灰变大。如炉本体漏风处较少，炉膛负压的飞灰的影响更小。但决不允许采用微正压的方式来降低飞灰。
3.7、吹灰器的投入：炉膛吹灰影响不大。吹灰前如疏水不净，使得炉膛局部煤粉燃烧不完全，但影响不大，长吹对飞灰无影响。
3.8、二次风开度：总的来说影响较大，燃烬风主要是要压低火焰，倒宝塔型燃烧比较有利。第四层二次风开的过大会对气流产生干扰较大，飞灰可燃物含量增大。   

3.9炉膛火焰中心偏斜：从一次风管风速测量结果看，同层四角燃烧器的一次风喷口风速明显不均，各层喷口一次风速均高于设计值。同层一次风喷口风速偏差大，是造成炉膛火焰中心偏斜的一个原因。炉膛火焰中心偏斜，导致煤粉、空气不能充分混合，对煤粉着火、燃烧、燃尽的整个过程均不利。
3.10燃烧器方面的原因：直流燃烧器的喷口结构设计不够完善，在喷口处产生强烈的热回流造成喷口温度过高，使喷口过热变形、损坏，钝体磨损和脱落。燃烧器的损坏，致使风粉混合不均匀，破坏了炉内良好的空气动力工况，造成燃烧恶化，不完全燃烧可燃物增加。燃烧器选用的金属材料，不能满足锅炉正常运行时燃烧器耐磨损、耐高温的要求。

 4、飞灰可燃物偏大的防治对策

4.1利用停炉机会修复变形的喷燃器，喷口变形易引起风口风速和气流的刚性的改变，影响煤粉的燃烧。选择优质合金钢材料，增加防磨耐热性能，设计时应充分考虑燃烧器的耐磨损、耐高温性能。在2020年4月，我厂利用停炉机会，对3号锅炉燃烧器进行了检查，检查出#1、4喷燃器喷口变形并修复，对#1、2角的下三次风喷口、#4角上三次风喷口调平。

4.2 确保炉膛设计切圆正确 ，利用停炉检修机会做好3号炉一次风速的冷、热态的调匀试验及二次风的冷态挡板特性试验，保证炉膛火焰的中心不偏斜。为此在2020年5月请电科院专家对锅炉做一次风冷态调平试验。

 4.3 加强运行控制调整

 4.3.1随着煤炭供应形势的变化，锅炉实际燃用的煤质越来越差，实际燃煤与锅炉刚投运时的煤质相比已发生了很大的偏离。目前实际燃煤的收到基低位发热量比原来低很多，现在基本在17000J/g左右。煤的灰分比设计校核煤种高得多，因此煤的燃烧特性与原燃用煤相比变化很大，燃烧特性变得很差。由于灰分大、发热量低，在原有运行方式下，煤粉在炉膛内的燃烧发生了恶化，煤粉的燃尽程度降低，飞灰含碳量大幅度升高运行人员应及时掌握入炉煤种的变化，根据煤质分析报告，相应调整好制粉系统的粗粉分离器挡板，保证煤粉细度R₉₀不大于25%。

 4.3.2 集控运行人员应经常观察煤粉的着火情况，燃用劣质煤时控制煤粉的着火距离离一次风喷口出口约200～300 mm。根据煤粉着火、回火情况及时调整二次风门的开度。

 4.3.3 集控运行人员在高低负荷工况时，都应调整好炉内燃烧，调整好一次风、二次风的配比， 保证炉膛火焰不偏斜，确保煤粉、空气的良好混合。

4.3.4提高热风温度，在燃用劣质无烟煤时，为了提高煤粉气流的初温，减小把煤粉气流加热到着火温度的着火热，从而加快煤粉着火，延长煤粉气流在炉膛内的燃烧时间，必须保证较高的一、二、三次风温度，根据需要及时切换送风机入口为室内风，尽量控制空预器出口热风温度在300℃－330℃范围。

 5、结论

从防治飞灰可燃物偏大的措施实施至今，我厂#3炉飞灰可燃物含量趋于稳定基本维持在2.5%左右，提高了锅炉热效率0.25%左右。理论分析和实践已经证明，降低飞灰可燃物的最重要措施是改善煤粉和空气的混合。同时，要使煤粉在离开炉膛以前燃尽，以控制飞灰可燃物含量，就必须保证炉膛温度和煤粉在炉膛内停留时间这两个条件，即在足够高的炉膛温度条件下，煤粉在炉膛内停留足够长的时间。

参考文献：

1、范从振 锅炉原理 北京：中国电力出版社。1986。

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