论文部分内容阅读
摘 要：对300MW热电厂锅炉而言，煤炭燃烧后飞灰的含碳量代表着锅炉的燃烧效率，飞灰含碳量的提高一方面会增加锅炉的磨损，减少锅炉的使用寿命，另一方面含碳量过高会增加煤炭的消耗量，增加电厂的发电成本。基于此，本文对导致掺烧高硫煤后飞灰含碳量高的因素进行了详细分析，同时针对这些原因本文提出了相应的解决措施。
关键词：300MW锅炉；高硫煤；飞灰；含碳量
一、锅炉飞灰含碳量高的因素
1、煤种因素
当煤粉的挥发性不高时，喷入锅炉内的煤粉会随着火焰不断升高，同时随之煤粉的燃点增高不容易被点燃，由此会造成煤粉被点燃后煤粉的有效燃烧路程大大缩短，有的煤粉到达锅炉尾部还未燃烧充分，导致锅炉尾部的温度升高，锅炉尾部的烟携带大量的热量排除，从而降低了煤粉的有效燃烧效率。另外，煤粉燃烧后的飞灰在煤炭燃烧过程中需要吸收大量的热量，也会导致热量的散失。随着飞灰含量的提高，飞灰会将越来越多的煤粉包裹在里面，从而提高了煤粉的着火难度和延迟，这将造成锅炉内部温度降低。如果大量飞灰将煤粉包裹在一起，也会降低火焰的燃烧速度，使得很多煤粉并未燃烧就被从锅炉的烟囱中排除，导致飞灰中含碳量很高。
2、煤粉细度因素
煤粉的粗细程度会直接影响到煤粉燃烧后飞灰中含碳量的高低，一般而言煤粉的直径越小则其燃烧越充分，相对应的煤粉燃烧后飞灰的含碳量越低。煤粉的直径越小则一定质量的煤粉的表面积也会越大，煤粉受热更加均匀同时煤粉更容易挥发，更加容易被火焰点燃，火焰的传递速度会更快，则一定质量的煤粉燃烧时间越短。如果在煤粉中掺加高硫煤由于高硫煤的煤质差，研磨机研磨出的高硫煤的煤粉直径很大，不容易更好的与空气混合，这将导致煤粉更加不容易被点燃，从而造成煤粉不能够完全燃烧增加了飞灰中的含碳量。另外，由于高硫煤的硬度很高，煤粉研磨机同等出力水平下，煤粉的直径会变大同时还会增加对研磨机的磨损，降低研磨机的使用寿命。在负荷较高的地区，为满足负荷需求一般情况下会提高系统一次风压，从而导致高硫煤为经过充分研磨就被喷处燃烧，从而导致煤粉在锅炉中无法充分有效的燃烧，导致燃烧后飞灰的含碳量提高。
3、一次风速因素。
一次风速能够有效调节单位时间内进入锅炉燃烧的煤粉质量，同时由于一次风速的温度很高提高了煤粉自身温度，进而使得煤粉进入锅炉后煤粉达到着火点所需的能量大大降低，更加有利于煤粉的充分燃烧，提高煤粉的燃烧效率。在实际操作过程中，工作人员应当根据锅炉内煤粉的燃烧情况及时调整一次风速，从而控制煤粉的燃烧点到风口的距离在500～600毫米左右。如果一次风速的速度太高将导致煤粉的着火点离煤粉进口过远，导致煤粉达到燃点所需能量增加，同时降低了锅炉温度。另外一次风速过高，四角切圆直径变小，火焰不能均匀的充满炉膛，从而导致煤粉在锅炉中未充分燃烧就被排出。
4、一、二次风配合因素
一次风和二次风的配合程度直接影响到锅炉内煤粉的燃烧程度，如果一次风和二次风混合点控制得当，则煤粉能够在锅炉内得到充分燃烧，飞灰中煤粉的含碳量将极低。如果二次风提前混入一次风中，会导致一次风的温度降低进而使得进入锅炉内燃烧的煤粉温度较低，煤粉达到燃点需要在外界吸收的热量大大增加，使得煤粉的点火时间出现延迟，煤粉无法在锅炉内停留充分的时间燃烧。如果二次风过晚混入一次风，则煤粉燃烧时无法获得充分的氧气导致其无法充分燃烧，会增加飞灰中含碳量同时会大大降低火焰温度。
二、降低锅炉飞灰含碳量的措施
通过对影响飞灰含碳量种种因素的分析以及经过燃烧调整试验，运行中可采取以下措施加以改善：
1、适当降低一次风速。一次风速降低有导致一次风管堵塞的危险。所以在降低风煤比的同时应控制磨煤机的最低一次风量不能低于30KNm3 。机组带固定负荷时，一次风母管压力随磨煤机出力动态调整，尽量降低一次风压，在满足磨煤机风量调整的前提下，一次风母管运行压力按任一台运行磨煤机热风调门开度达到100%，或者一次风母管压力已降至6.0Kpa为止。磨煤机加负荷时可先提高一次风母管压力预加风然后加煤量，以防堵煤。
2、控制合适的煤粉细度，优化磨煤机运行方式。采取下层磨高出力运行，上层磨低出力运行，即所谓的正宝塔式给煤，使煤粉颗粒在炉内燃烧有充足的时间。其次，机组长期运行，磨煤机磨辊磨损严重，研磨出力下降，使煤粉细度变大，导致煤粉未完全燃烧。检修应加强磨煤机的检修工作，以适应煤质变化后对煤质研磨力的要求，达到提高煤粉均匀性的目的。运行方式和调整上应注意控制单台磨煤机煤量不大于33t/h，加强对磨煤机运行工况监视，控制磨煤机入口风量控制范围为44-63KNm3 ，其对应煤量为20-35t/h，二者按线性同步变化保持风煤比在2.2-1.8之间，控制磨煤机出口风压小于4.0KPa，调整原则是低负荷（磨煤机负荷）取较低风速，高负荷取较高风速。
3、采用束腰配风方式。采用这种配风方式能够有效的抑制火焰的上升，增加煤粉在锅炉内的燃烧时间，进而使煤粉获得充分燃烧，同时要对锅炉内负压进行合理调整即要使煤粉能够在锅炉内充分燃烧，同时也不能使飞灰在锅炉内滞留妨碍新喷入的煤粉燃烧降低锅炉内温度，因此一般情况下锅炉膛负压应当控制在-40Pa到-90Pa之间。
4、适当提高磨煤机出口风粉混合物温度及炉膛风箱差压。运行中控制磨煤机出口温度在80℃左右并适当提高炉膛风箱差压（比正常差压值提高0.1～0.2KPa），以提高二次风刚性，提高对高温烟气的卷吸能力，使空气与煤粉充分混合，提高煤粉气流温度，目的是燃烧阶段强化燃烧。
5、加强空预器吹灰。尤其是在掺烧高硫煤期间，加强空预器吹灰工作，防止堵灰，提高传热效果，提高一、二次风温度。
6、改善锅炉掺配煤工作。燃煤在进入锅炉前应进行“炉前分析，二次配煤”，使所得混煤的特性参数，接近设计煤种，以适应锅炉的充分燃烧。特别是要控制好低水分、低挥发分、不易磨制、较难着火的高硫煤种的掺烧比例以及掺烧的均匀性，建议高硫煤种在中下层磨煤机上进行掺烧，以延长燃尽区，达到提高燃尽率的目的。低负荷时炉温较低，高硫煤种更难着火，应尽量避免掺烧高硫煤等劣质煤种。
四、结论
经上述分析可知，为控制锅炉掺烧高硫煤后飞灰的含碳量，应当科学的进行配煤工作，使燃烧煤质符合国家标准要求，同时也应从降低一次风速、控制煤粉直径等方面采取合理措施降低煤粉燃烧后飞灰含碳量，提高煤粉的燃烧效率降低发电成本。
参考文献：
[1]潘智. 糠醛渣与重庆高硫煤在循环流化床中混合燃烧的试验研究[D].重庆大学，2014.
[2]庄晖. 锅炉掺烧高硫煤燃烧优化试验研究[D].重庆大学，2012.
[3]张林. 基于燃煤掺烧技术应用的马莲台电厂2×330MW机组运行综合性分析[D].宁夏大学，2013.
[4]溫文杰. 大型电站锅炉高硫煤掺烧的飞灰含碳量预测与优化运行[D].华南理工大学，2010.
[5]电站锅炉运行与燃烧调整（第二版）出版社：中国电力出版社作者：黄新元
[6]《燃煤锅炉机组》，中国电力出版社出版，2003
作者简介：
欧路（1980.12.18），男，仫佬族，广西河池人，任职于江苏华电扬州发电有限公司。职称：工程师。学历：本科。研究方向：火电厂集控运行。
关键词：300MW锅炉；高硫煤；飞灰；含碳量
一、锅炉飞灰含碳量高的因素
1、煤种因素
当煤粉的挥发性不高时，喷入锅炉内的煤粉会随着火焰不断升高，同时随之煤粉的燃点增高不容易被点燃，由此会造成煤粉被点燃后煤粉的有效燃烧路程大大缩短，有的煤粉到达锅炉尾部还未燃烧充分，导致锅炉尾部的温度升高，锅炉尾部的烟携带大量的热量排除，从而降低了煤粉的有效燃烧效率。另外，煤粉燃烧后的飞灰在煤炭燃烧过程中需要吸收大量的热量，也会导致热量的散失。随着飞灰含量的提高，飞灰会将越来越多的煤粉包裹在里面，从而提高了煤粉的着火难度和延迟，这将造成锅炉内部温度降低。如果大量飞灰将煤粉包裹在一起，也会降低火焰的燃烧速度，使得很多煤粉并未燃烧就被从锅炉的烟囱中排除，导致飞灰中含碳量很高。
2、煤粉细度因素
煤粉的粗细程度会直接影响到煤粉燃烧后飞灰中含碳量的高低，一般而言煤粉的直径越小则其燃烧越充分，相对应的煤粉燃烧后飞灰的含碳量越低。煤粉的直径越小则一定质量的煤粉的表面积也会越大，煤粉受热更加均匀同时煤粉更容易挥发，更加容易被火焰点燃，火焰的传递速度会更快，则一定质量的煤粉燃烧时间越短。如果在煤粉中掺加高硫煤由于高硫煤的煤质差，研磨机研磨出的高硫煤的煤粉直径很大，不容易更好的与空气混合，这将导致煤粉更加不容易被点燃，从而造成煤粉不能够完全燃烧增加了飞灰中的含碳量。另外，由于高硫煤的硬度很高，煤粉研磨机同等出力水平下，煤粉的直径会变大同时还会增加对研磨机的磨损，降低研磨机的使用寿命。在负荷较高的地区，为满足负荷需求一般情况下会提高系统一次风压，从而导致高硫煤为经过充分研磨就被喷处燃烧，从而导致煤粉在锅炉中无法充分有效的燃烧，导致燃烧后飞灰的含碳量提高。
3、一次风速因素。
一次风速能够有效调节单位时间内进入锅炉燃烧的煤粉质量，同时由于一次风速的温度很高提高了煤粉自身温度，进而使得煤粉进入锅炉后煤粉达到着火点所需的能量大大降低，更加有利于煤粉的充分燃烧，提高煤粉的燃烧效率。在实际操作过程中，工作人员应当根据锅炉内煤粉的燃烧情况及时调整一次风速，从而控制煤粉的燃烧点到风口的距离在500～600毫米左右。如果一次风速的速度太高将导致煤粉的着火点离煤粉进口过远，导致煤粉达到燃点所需能量增加，同时降低了锅炉温度。另外一次风速过高，四角切圆直径变小，火焰不能均匀的充满炉膛，从而导致煤粉在锅炉中未充分燃烧就被排出。
4、一、二次风配合因素
一次风和二次风的配合程度直接影响到锅炉内煤粉的燃烧程度，如果一次风和二次风混合点控制得当，则煤粉能够在锅炉内得到充分燃烧，飞灰中煤粉的含碳量将极低。如果二次风提前混入一次风中，会导致一次风的温度降低进而使得进入锅炉内燃烧的煤粉温度较低，煤粉达到燃点需要在外界吸收的热量大大增加，使得煤粉的点火时间出现延迟，煤粉无法在锅炉内停留充分的时间燃烧。如果二次风过晚混入一次风，则煤粉燃烧时无法获得充分的氧气导致其无法充分燃烧，会增加飞灰中含碳量同时会大大降低火焰温度。
二、降低锅炉飞灰含碳量的措施
通过对影响飞灰含碳量种种因素的分析以及经过燃烧调整试验，运行中可采取以下措施加以改善：
1、适当降低一次风速。一次风速降低有导致一次风管堵塞的危险。所以在降低风煤比的同时应控制磨煤机的最低一次风量不能低于30KNm3 。机组带固定负荷时，一次风母管压力随磨煤机出力动态调整，尽量降低一次风压，在满足磨煤机风量调整的前提下，一次风母管运行压力按任一台运行磨煤机热风调门开度达到100%，或者一次风母管压力已降至6.0Kpa为止。磨煤机加负荷时可先提高一次风母管压力预加风然后加煤量，以防堵煤。
2、控制合适的煤粉细度，优化磨煤机运行方式。采取下层磨高出力运行，上层磨低出力运行，即所谓的正宝塔式给煤，使煤粉颗粒在炉内燃烧有充足的时间。其次，机组长期运行，磨煤机磨辊磨损严重，研磨出力下降，使煤粉细度变大，导致煤粉未完全燃烧。检修应加强磨煤机的检修工作，以适应煤质变化后对煤质研磨力的要求，达到提高煤粉均匀性的目的。运行方式和调整上应注意控制单台磨煤机煤量不大于33t/h，加强对磨煤机运行工况监视，控制磨煤机入口风量控制范围为44-63KNm3 ，其对应煤量为20-35t/h，二者按线性同步变化保持风煤比在2.2-1.8之间，控制磨煤机出口风压小于4.0KPa，调整原则是低负荷（磨煤机负荷）取较低风速，高负荷取较高风速。
3、采用束腰配风方式。采用这种配风方式能够有效的抑制火焰的上升，增加煤粉在锅炉内的燃烧时间，进而使煤粉获得充分燃烧，同时要对锅炉内负压进行合理调整即要使煤粉能够在锅炉内充分燃烧，同时也不能使飞灰在锅炉内滞留妨碍新喷入的煤粉燃烧降低锅炉内温度，因此一般情况下锅炉膛负压应当控制在-40Pa到-90Pa之间。
4、适当提高磨煤机出口风粉混合物温度及炉膛风箱差压。运行中控制磨煤机出口温度在80℃左右并适当提高炉膛风箱差压（比正常差压值提高0.1～0.2KPa），以提高二次风刚性，提高对高温烟气的卷吸能力，使空气与煤粉充分混合，提高煤粉气流温度，目的是燃烧阶段强化燃烧。
5、加强空预器吹灰。尤其是在掺烧高硫煤期间，加强空预器吹灰工作，防止堵灰，提高传热效果，提高一、二次风温度。
6、改善锅炉掺配煤工作。燃煤在进入锅炉前应进行“炉前分析，二次配煤”，使所得混煤的特性参数，接近设计煤种，以适应锅炉的充分燃烧。特别是要控制好低水分、低挥发分、不易磨制、较难着火的高硫煤种的掺烧比例以及掺烧的均匀性，建议高硫煤种在中下层磨煤机上进行掺烧，以延长燃尽区，达到提高燃尽率的目的。低负荷时炉温较低，高硫煤种更难着火，应尽量避免掺烧高硫煤等劣质煤种。
四、结论
经上述分析可知，为控制锅炉掺烧高硫煤后飞灰的含碳量，应当科学的进行配煤工作，使燃烧煤质符合国家标准要求，同时也应从降低一次风速、控制煤粉直径等方面采取合理措施降低煤粉燃烧后飞灰含碳量，提高煤粉的燃烧效率降低发电成本。
参考文献：
[1]潘智. 糠醛渣与重庆高硫煤在循环流化床中混合燃烧的试验研究[D].重庆大学，2014.
[2]庄晖. 锅炉掺烧高硫煤燃烧优化试验研究[D].重庆大学，2012.
[3]张林. 基于燃煤掺烧技术应用的马莲台电厂2×330MW机组运行综合性分析[D].宁夏大学，2013.
[4]溫文杰. 大型电站锅炉高硫煤掺烧的飞灰含碳量预测与优化运行[D].华南理工大学，2010.
[5]电站锅炉运行与燃烧调整（第二版）出版社：中国电力出版社作者：黄新元
[6]《燃煤锅炉机组》，中国电力出版社出版，2003
作者简介：
欧路（1980.12.18），男，仫佬族，广西河池人，任职于江苏华电扬州发电有限公司。职称：工程师。学历：本科。研究方向：火电厂集控运行。