电站锅炉飞灰含碳量过高的运行调整对策

摘要：锅炉效率是衡量发电厂经济性的一个重要指标，而飞灰含碳量则是影响锅炉效率的重要因素之一。进行锅炉燃烧调整是降低飞灰含碳量的有效途径。燃烧调整包括：煤粉细度的调整、锅炉燃烧配风调整、减少锅炉漏风等。经过调整，锅炉飞灰含碳量含量有了明显下降，取得了显著的经济效益。

关键词：燃烧调整降低飞灰含碳量提高锅炉效率

中图分类号： TM621.2 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

河北大唐国际迁安热电有限责任公司（以下简称迁安热电公司）近年来通过有针对性的治理，机组安全可靠性已稳步提高，随着“节能降耗”工作的深入，各项经济指标的优化已经成为日常工作的重点。众所周知，飞灰含碳量的大小是影响锅炉热效率的一个重要因素，燃烧调整是提高煤粉的燃尽程度，降低飞灰含碳量的有效手段。

自211年12月开始，1号炉出现了飞灰含碳量偏高的问题，按照锅炉飞灰含碳量月报表的统计数据，飞灰含碳量平均值达到2.59%，单日最高值达到过3.7%。

为了有效解决这一严重影响锅炉效率的问题，经过分析得出的结论是煤粉在炉内的燃烧存在一定问题，于是进行了有针对性的燃烧调整。

1 锅炉设备情况

（1）锅炉主要设计参数

迁安热电公司装机为1台220MW容量的供热机组，锅炉为东方电气集团锅炉制造厂生产的DG735/13.7-22型，是超高压、中间再热、单汽包自然循环、单炉膛、负压燃烧、固态排渣煤粉炉。锅炉燃用烟煤，燃烧器四角布置，配中速磨煤机、直吹式制粉系统五套。锅炉设计主要参数见表1。

表1 锅炉设计主要参数

（2）锅炉燃煤情况

锅炉设计及实际燃煤煤质情况见表2。锅炉设计煤种为开滦洗煤，发热量17.76MJ/kg，实际燃煤的发热量变化较大。从近期的燃煤数据看，煤的发热量与设计煤种相比，要低10%以上。

表2 燃料特性

（3）锅炉燃烧系统

锅炉配有5台ZGM95G型中速磨煤机和20只煤粉燃烧器，燃烧器分5层布置，磨煤机主要设计参数见表3。锅炉燃用设计煤种时，在BMCR工况下的燃煤量为121.7t/h，按设计 4台磨运行即可满足出力需要。但由于实际燃煤煤质较差，导致单台磨煤机的实际出力低于设计值较多，机组额定负荷时常需投运5台磨煤机，燃煤量约130 t/h ~150t/h，煤粉细度R90为25%～30%。

2 锅炉燃烧调整试验情况

（1）一次风量和风速的调整

对不同的煤质，为使煤粉燃烧完全，需要控制不同的一次风量，而煤粉细度的大小与入磨风量有一定关系，因此燃煤煤质发生变化后，必须对一次风量做出相应的调整，使进入锅炉的煤粉细度符合燃烧要求。另外进入磨煤机的一次风量的大小还取决于燃烧所需的“风煤比”数值（即一次风与煤的质量比），对于不同的煤质，需要控制不同的“风煤比”。一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性有很大影响。

不同的燃料的着火特性差别较大，所需的一次风量也就不同。煤质变差时，为满足着火和燃尽的需要，应尽可能使用较低的一次风量，但一次风量过低，会导致煤粉在一次风管内发生沉积，造成一次风管堵塞事故。因此对一次风量控制的要求是，既不能控制得太高以满足煤粉着火需要，又不能控制过低以满足向锅炉输送煤粉的需要。

按照上述原理，首先对磨煤机入口一次风量以及煤粉细度进行了调整。试验时根据煤质情况进行了一次风量调整试验，在保证磨煤机出力达到额定值时，尽可能降低磨煤机入口的一次风量，并保证不出现磨煤机堵煤、输粉管堵塞的情况。观察磨煤机石子煤数量及热值，石子煤的可燃物含量控制在18%以下，以保证排出的煤渣中不能有过多的原煤，。

在磨煤机一次风量调整合适后，在保证磨煤机出力达到额定值的前提下，通过调整磨煤机出口折向挡板开度对煤粉细度做出进一步调整。经过多次的调整和试验得出的结论是：对于目前燃用的煤种，一次风“风煤比”宜控制为1：1.6，即1吨煤对应1.6吨风，并将煤粉细度控制在R90为20%~28%的范围内。调整后的一次风量与给煤量对应数据如表3所列。

为了有效的控制煤粉细度，增减风量偏置的主要依据是通过综合分析磨煤机电流、磨煤机出入口差压以及排渣情况，如磨煤机排渣量较大，应及时化验排渣箱中石子煤的热值，不应单纯为了减少排渣量而一味地提高一次风量。调整后的风煤比关系见表3：

表3调整后的一次风煤对应关系

一次风管内的一次风风速与磨煤机的一次风量是相对应的。一次风速过高，煤粉变粗，会推迟着火，并使锅炉受热面和磨煤机内部部件的磨损加剧，还会造成燃烧不完全，甚至引起燃烧不稳定，严重时导致锅炉灭火。而一次风速过低，则有可能引起一次风喷口烧损或结焦，煤粉气流刚性变差导致锅炉内燃烧恶化，一次风管堵塞等现象。按有关规程规定，一次风速一般不应低于20m/s，按此可以计算出对应的磨煤机最低的一次风量。正常运行时一次风速应控制在20m/s ~28 m/s的范围内，最大不应超过32 m/s。

（2）合理控制一次风温

一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可以降低“着火热”，使煤粉着火提前。另外提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。为了保证磨煤机的干燥出力，磨出口温度不能低于70℃。但磨煤机出口风温过高，有可能引起制粉系统着火和爆炸，尤其是对挥发分较高的煤。所以磨煤机出口一次风温必须控制在一定范围内。通过试验摸索出运行磨煤机的出口一次风温度宜控制在70℃～90℃，这样既可以满足磨煤机出力，又能保证制粉系统的安全。

（3）二次风箱压力的控制

像一次风量一样，二次风量也是与燃煤量相对应的。锅炉负荷确定之后，二次风量也就随之确定。煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用，应保证投运的燃烧器具有足够的二次风速，使二次风进入炉膛后能迅速参与燃烧，并使燃烧气流在炉内形成切圆，并具有一定的充满度，以保证高温空气与煤粉气流能够充分混合。由于二次风喷口的面积是不变的，因此在一定的二次风门开度下，二次风速随二次风压而变。为了保证足够的二次风速，要严格控制炉膛四角二次风压达到规定的数值。

二次风压力随着锅炉蒸发量的变化而变化，目前大多数机组采用的是通过控制二次风箱与炉膛之间的压差的方式来控制二次风压。运行当中要严格控制二次风箱与炉膛之间的压差，如果压差太低，会降低二次风速，导致燃烧恶化；如果压差太高，会造成炉内过剩空气量增大，锅炉排烟温度升高，并使送风机单耗增加，机组运行经济性下降。二次风与炉膛压差的控制曲线见图1。

图1

（4）燃烧区域二次风配比的调整

调节二次风压只能控制进入炉内总的二次风量，而按燃烧器的投运情况，根据燃烧需要对进入炉内的二次风进行不同区域喷入量的分配，就需要通过对各层二次风门开度调整来实现。为寻求各层二次风的最佳分配方式，根据事先的设计，按三种配比方式对二次风门进行了调整试验。

第一种二次风配风方式的风门开度数据如表4所示。其主要特点是燃烧中间区域（第2至第6层）的风门开度基本控制在21%～43%，相对于其他两种方式风门的开度较大，并且基本上是各层均匀分配，最上层的燃尽风门开度为88%。通过对炉内火焰情况的观察，以及对飞灰取样分析，这种工况下锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度能够维持在额定值，但是只要开启上层磨煤机，氮氧化物排放量很容易偏高，并且飞灰含碳量也没有明显的降低，仍在2.5%左右，试验得出的结论是中间层二次风用量偏大，不利于对氮氧化物排放量的控制。