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熱電廠????李洪雨

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摘??要??低氮燃燒鍋爐采用欠氧燃燒方式，機械不完全燃燒損失增加，煙氣飛灰含碳量較高。分析控制飛灰含碳量的重要性、影響因素，提出調(diào)整和控制方法，為鍋爐經(jīng)濟運行提供參考。

關(guān)鍵詞??飛灰含碳量??分析控制

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1??鐵煤集團熱電廠鍋爐概述

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鐵煤集團熱電廠共有四臺鍋爐，均為煤粉爐。其中1號爐和2號爐為無錫鍋爐廠制造，型號為UG—130/9.8—M型；3號爐和4號爐為武漢鍋爐廠制造，型號分別為WGZ-130/9.81-4和WGZ-130/9.8-4型。燃燒器原為普通直流型燃燒器，2014年改為低NO_X垂直濃淡燃燒器。鍋爐整體呈倒U字形布置，從爐膛出口至尾部煙道依次布置過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、脫硝裝置、電除塵及脫硫裝置。主燃燒器具體布置情況見圖1。

圖1 ?主燃燒器具體布置

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2??控制飛灰含碳量的意義

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煤耗是火力發(fā)電機組最主要的經(jīng)濟技術(shù)指標之一，飛灰含碳量高就增加煤耗。在鍋爐各項熱損失中,機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 ～5 %。機械未完全燃燒損失增大的主要原因是由于煤粉顆粒大、燃料灰分高或配風(fēng)不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻拿悍廴紵煌耆?。不但增加煤?/span>，還容易使爐膛出口處結(jié)焦或者尾部煙道可燃物積存而引起的再燃燒，危及設(shè)備安全運行，同時也影響除塵器及脫硫、脫硝設(shè)備，降低了設(shè)備壽命。因此，把鍋爐飛灰含碳量控制在合理的范圍內(nèi)，對電廠的經(jīng)濟指標、設(shè)備的安全運行都有十分重要的意義。

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3??影響飛灰含碳量的因素

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3.1??煤質(zhì)影響

3.1.1??灰分的影響

煤中的灰分高，可燃成分相對降低，發(fā)熱量就低，燃燒時間長，部分煤粉不能燃盡，機械未完全燃燒損失增加。

3.1.2??揮發(fā)分的影響

煤的揮發(fā)分高，揮發(fā)分析出，燃燒時放出大量熱，利于碳粒著火，也提高爐內(nèi)溫度，易于煤的燃盡。相反，揮發(fā)分低的煤因燃燒時間增加，就難以燃盡。

3.1.3??水分的影響

煤中的水分會降低其低位發(fā)熱量，在燃燒時，水分蒸發(fā)還要吸收部分熱量，降低爐內(nèi)溫度，水分過大還會使煤粉著火困難，推遲燃燒，增加燃燒損失。

3.2??二次風(fēng)量的影響 ?

如果二次風(fēng)量小,爐內(nèi)缺氧燃燒，推遲著火過程，從而使灰中殘留碳增加。對于低氮燃燒器來說，二次風(fēng)量過大，破壞爐內(nèi)分層燃燒效果，會增加氮氧化物生成量，因此要選擇合適的二次風(fēng)量。

3.3??煤粉細度的影響

煤粉細度和煤粉顆粒均勻度對于煤粉的著火和燃盡影響非常大。煤粉顆粒直徑越大,煤粉燃盡時間越長,不利于完全燃燒,使飛灰含碳量升高。如果煤粉過細，雖利于著火和燃燒，但會增加制粉電耗和金屬磨耗。因此,應(yīng)通過試驗來確定煤粉經(jīng)濟細度。煤的揮發(fā)分高或者煤粉顆粒比較均勻,細度可大一些。

3.4??鍋爐熱負荷的影響

鍋爐負荷低時,爐膛煙溫低,火焰卷吸能力小，直接影響煤粉的著火,推遲煤粉燃燒。燃燒時間增加，煤粉燃不盡又造成飛灰含碳量上升；在高負荷時,爐膛煙溫高，著火容易，也有利于燃盡,就能降低飛灰含碳量。但鍋爐熱負荷不可過高,應(yīng)控制各部煙溫不超標，防止結(jié)焦,因此需要將鍋爐負荷控制在經(jīng)濟負荷范圍內(nèi)。

3.5??一次風(fēng)速的影響。

一次風(fēng)速過大，剛性強，煤粉氣流預(yù)熱不充分，燃燒不充分就進入燃盡階段，造成飛灰含碳量增加。一次風(fēng)速過小，容易造成煤粉氣流貼墻，燒損燃燒器噴口。

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4??降低飛灰含碳量的方法

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4.1??選擇合適煤種

熱電廠設(shè)計燃用煤種為小青劣質(zhì)煤，灰分高，發(fā)熱量較低，詳見附表。目前實際燃用的小青煤灰分達到52%，通過運行發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)摻燒發(fā)熱量和揮發(fā)分較高、灰分較低的大隆煤，有利于煤粉著火和燃盡，有利于降低飛灰含碳量。

??附表??鍋爐設(shè)計煤質(zhì)

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4.2??保持合適的煤粉細度和均勻度

當(dāng)煤質(zhì)變化時，應(yīng)通過實驗來確定煤粉的經(jīng)濟細度，通常最佳細度控制在R₉₀=20～25%。通過檢測，發(fā)現(xiàn)5號制粉系統(tǒng)煤粉均勻度差。打開人孔檢查發(fā)現(xiàn)粗粉分離器的折向擋板開度與實際指示不一致，開度不均勻。檢修人員調(diào)整后，擋板位置與實際相符，開度均勻。再次檢測，煤粉顆粒均勻度恢復(fù)正常。圖2、圖3分別為調(diào)整前、后5號粗粉分離器折向擋板位置對比。因此，運行中要定期檢測煤粉細度和均勻性，有問題及時調(diào)整。

圖2??調(diào)整前5號粗粉分離器折向擋板位置

圖3??調(diào)整后5號粗粉分離器折向擋板位置

4.3??采用在線監(jiān)測系統(tǒng)

????在線監(jiān)測系統(tǒng)可實時傳送煙氣飛灰含碳量數(shù)據(jù)，司爐可根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢提前調(diào)整，保持良好的燃燒工況。目前，熱電廠鍋爐飛灰含碳量的測定采用的是定期人工取灰，再進行化驗分析的方法。不能做到實時監(jiān)測調(diào)整，對運行人員起不到及時指導(dǎo)作用。應(yīng)增設(shè)煙氣飛灰含碳量實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以提高鍋爐效率。

4.4??優(yōu)化運行工況

4.4.1??合理配合一、二次風(fēng)，保證燃燒區(qū)氧量

對于低NO_x燃燒器，為了控制出口NO_x含量，要合理配比上、中、下二次風(fēng)量及SOFA風(fēng)量，在能保證爐膛出口煙氣NO_x濃度不超標及能保證過熱汽溫時，要盡量增大下二次風(fēng)量，減少SOFA風(fēng)量，使火焰中心下移，煤粉在爐膛內(nèi)停留時間延長，降低飛灰含碳量。

4.4.2??保持較高的一次風(fēng)溫

提高煤粉氣流的初溫，可減少煤粉著火熱，有利于煤粉揮發(fā)分析出，利于著火和燃盡。但燃用揮發(fā)分較高的煤種時，會造成煤粉提前燃燒，有可能燒損燃燒器的噴口,因此要適當(dāng)控制。

4.4.3??合理配置給粉機運行方式

本廠鍋爐燃燒器燃燒方式為四角布置切圓燃燒，上下兩層布置共8臺給粉機，同時投運。當(dāng)上層給粉機轉(zhuǎn)數(shù)高時，煤粉在爐膛內(nèi)停留時間縮短，輻射傳熱減少，部分煤粉未燃盡便離開燃燒區(qū)，導(dǎo)致飛灰含碳量增加。反之，下層給粉機轉(zhuǎn)數(shù)較高時，飛灰含碳量相應(yīng)就會降低。

4.4.4??提供合適的空氣量

?????本廠鍋爐采用欠氧燃燒方式，這就導(dǎo)致化學(xué)未完全燃燒損失增大，因此，在能保證爐膛出口煙氣NO_x含量不超標及能保證過熱汽溫時，盡量提高過?？諝饬?，減少化學(xué)未完全燃燒損失，從而降低飛灰含碳量。

4.4.5??強化空氣和煤粉的良好擾動和混合 ?

新安裝的燃燒器或燃燒器大修后，做空氣動力場試驗，確定一二次風(fēng)門開度，保持各角燃燒器風(fēng)速均勻，配比合理，切圓大小符合要求。運行時，依照低氮燃燒器廠家提供的配風(fēng)卡，按鍋爐負荷調(diào)整一、二次風(fēng)速，保證空氣和煤粉的良好混合，使燃料燃燒完全。

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5??結(jié)??語

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低氮燃燒器因采用欠氧燃燒方式，使煤粉分層燃燒，達到降低氮氧化物生成量的目的，部分煤粉在燃燒區(qū)停留時間減少，燃燒不完全。因此我們在煤種特性、煤粉細度和均勻性、風(fēng)量配比、鍋爐熱負荷等方面要加強研究，合理調(diào)整，從而降低飛灰含碳量、降低煤耗,保障低氮燃燒器鍋爐的安全、高效運行。

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作者簡介：李洪雨（1978－），男，工程師。2011年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)，現(xiàn)任熱電廠鍋爐分場主任。聯(lián)系電話：13470169828。