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(jī)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(jì)運(yùn)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(tuán)熱電廠鍋爐概述

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鐵煤集團(tuán)熱電廠共有四臺(tái)鍋爐，均為煤粉爐。其中1號(hào)爐和2號(hào)爐為無(wú)錫鍋爐廠制造，型號(hào)為UG—130/9.8—M型；3號(hào)爐和4號(hào)爐為武漢鍋爐廠制造，型號(hào)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(guò)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(jī)組最主要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)之一，飛灰含碳量高就增加煤耗。在鍋爐各項(xiàng)熱損失中,機(jī)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(jī)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?fàn)t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(yùn)行，同時(shí)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(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、設(shè)備的安全運(yùn)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(duì)降低，發(fā)熱量就低，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，部分煤粉不能燃盡，機(jī)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(shí)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(shí)間增加，就難以燃盡。

3.1.3??水分的影響

煤中的水分會(huì)降低其低位發(fā)熱量，在燃燒時(shí)，水分蒸發(fā)還要吸收部分熱量，降低爐內(nèi)溫度，水分過(guò)大還會(huì)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(guò)程，從而使灰中殘留碳增加。對(duì)于低氮燃燒器來(lái)說(shuō)，二次風(fēng)量過(guò)大，破壞爐內(nèi)分層燃燒效果，會(huì)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(xì)度的影響

煤粉細(xì)度和煤粉顆粒均勻度對(duì)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(shí)間越長(zhǎng),不利于完全燃燒,使飛灰含碳量升高。如果煤粉過(guò)細(xì)，雖利于著火和燃燒，但會(huì)增加制粉電耗和金屬磨耗。因此,應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度。煤的揮發(fā)分高或者煤粉顆粒比較均勻,細(xì)度可大一些。

3.4??鍋爐熱負(fù)荷的影響

鍋爐負(fù)荷低時(shí),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(shí)間增加，煤粉燃不盡又造成飛灰含碳量上升；在高負(fù)荷時(shí),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(fù)荷不可過(guò)高,應(yīng)控制各部煙溫不超標(biāo)，防止結(jié)焦,因此需要將鍋爐負(fù)荷控制在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)。

3.5??一次風(fēng)速的影響。

一次風(fēng)速過(guò)大，剛性強(qiáng)，煤粉氣流預(yù)熱不充分，燃燒不充分就進(jìn)入燃盡階段，造成飛灰含碳量增加。一次風(fēng)速過(guò)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(jì)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(shí)際燃用的小青煤灰分達(dá)到52%，通過(guò)運(yùn)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(jì)煤質(zhì)

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4.2??保持合適的煤粉細(xì)度和均勻度

當(dāng)煤質(zhì)變化時(shí)，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定煤粉的經(jīng)濟(jì)細(xì)度，通常最佳細(xì)度控制在R₉₀=20～25%。通過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)5號(hào)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(shí)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(shí)際相符，開度均勻。再次檢測(cè)，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(hào)粗粉分離器折向擋板位置對(duì)比。因此，運(yùn)行中要定期檢測(cè)煤粉細(xì)度和均勻性，有問(wèn)題及時(shí)調(diào)整。

圖2??調(diào)整前5號(hào)粗粉分離器折向擋板位置

圖3??調(diào)整后5號(hào)粗粉分離器折向擋板位置

4.3??采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

????在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)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(shì)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(cè)定采用的是定期人工取灰，再進(jìn)行化驗(yàn)分析的方法。不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整，對(duì)運(yùn)行人員起不到及時(shí)指導(dǎo)作用。應(yīng)增設(shè)煙氣飛灰含碳量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以提高鍋爐效率。

4.4??優(yōu)化運(yùn)行工況

4.4.1??合理配合一、二次風(fēng)，保證燃燒區(qū)氧量

對(duì)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(biāo)及能保證過(guò)熱汽溫時(shí)，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(shí)間延長(zhǎng)，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(shí)，會(huì)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(jī)運(yùn)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(tái)給粉機(jī)，同時(shí)投運(yùn)。當(dāng)上層給粉機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí)，煤粉在爐膛內(nèi)停留時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)數(shù)較高時(shí)，飛灰含碳量相應(yīng)就會(huì)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(biāo)及能保證過(guò)熱汽溫時(shí)，盡量提高過(guò)剩空氣量，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(qiáng)化空氣和煤粉的良好擾動(dòng)和混合 ?

新安裝的燃燒器或燃燒器大修后，做空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，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(yùn)行時(shí)，依照低氮燃燒器廠家提供的配風(fēng)卡，按鍋爐負(fù)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(yǔ)

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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(dá)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(shí)間減少，燃燒不完全。因此我們?cè)诿悍N特性、煤粉細(xì)度和均勻性、風(fēng)量配比、鍋爐熱負(fù)荷等方面要加強(qiáng)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(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)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(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任熱電廠鍋爐分場(chǎng)主任。聯(lián)系電話：13470169828。