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摘要：炉渣飞灰含碳量一直为影响锅炉效率的重要因素之一，也是锅炉运行调整中的难点。本文研究锅炉炉渣飞灰含碳量高低对锅炉燃烧效率的影响，剖析锅炉炉渣飞灰含碳量影响因素，探索降低锅炉炉渣飞灰含碳量的有效措施，并通过对600MW超临界锅炉实践，发现影响锅炉炉渣飞灰含碳量的六个主要因素：一次风压、煤粉分离器调整、配煤掺烧、磨组运行情况、配风方式和磨煤机调整。在实践过程中通过运行分析探索出一系列有效措施，譬如，对几台磨煤机煤粉分离器进行优化，加强一次风压调整跟踪管理，合理控制不同煤种的掺烧配比，对运行磨组匹配优化。在保证安全的情况下，积极、主动地探索提高锅炉效率措施，降低锅炉炉渣飞灰带来的燃烧损失，实现了可观的经济效益。
关键词：煤粉锅炉；炉渣飞灰含碳量；影响因素；有效措施；实施效果
一、锅炉效率主要影响因素
研究发现影响锅炉效率发现其中固体未完全燃烧热损失以及灰渣物理热损失与本文研究炉渣飞灰含碳量密切相关，固体未完全燃烧热损失是指飞灰中未燃烧以及未燃尽的碳带来的热损失和磨煤机排出石子煤的热量损失，灰渣物理热损失是指锅炉排出的炉渣、飞灰以及沉降灰所携带的未被系统利用的热量损失。
二、影响锅炉固体未完全燃烧损失及灰渣物理热损失的因素
1、影响锅炉固体未完全燃烧损失的主要因素
影响锅炉固体未完全燃烧损失的主要因素有燃料性质、燃烧器设计和布置、炉膛型式和结构、燃烧方式、炉膛温度、锅炉负荷工况、运行调整、燃料的充分燃烧情况。
入炉煤中灰分和水分越少，挥发分含量越高，煤粉颗粒越细，则固体未完全燃烧损失越小；锅炉负荷工况的变化对煤粉的燃烧也有重要影响，负荷突升突降，容易造成煤粉的不充分燃烧，导致炉渣和飞灰含碳量升高，固体未完全燃烧损失增加，锅炉效率降低。
2、影响锅炉灰渣物理热损失的主要因素
由灰渣物理热损失的计算公司可以得出，锅炉灰渣物理热损失大小主要取决于煤中灰的含量以及炉渣、飞灰、沉降灰的相对含量和灰渣温度。
如果入炉煤中灰分含量高，煤粉在燃烧过程中灰分所携带热量损失增大。炉渣、飞灰相对含量高，所携带的热量损失一定会增大，导致锅炉热效率降低。
三、实践过程调查分析
中部地区某电厂为600MW超临界火电燃煤机组，锅炉是由上海锅炉厂设计生产的超临界参数、单炉膛、四角切圆燃烧方式、平衡通风露天布置的燃煤锅炉，配备六台中速磨煤机，燃烧系统采用分级燃烧技术，锅炉排渣系统采用刮板式捞渣机。
自2016年1月至9月，对2015年全年的经济指标进行分析后发现影响锅炉效率因素之一是锅炉炉渣飞灰含碳量，同时考虑到目前辅机运行方式及集控可控因素，发现对制粉系统，风烟系统运行方式进行优化，可有效的降低锅炉炉渣飞灰含碳量。
四、影响锅炉炉渣、飞灰原因分析
1、确定目标
根据影响锅炉效率的主要因素中固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失，确定通过运行方式调整以及组织协调可改变锅炉炉渣飞灰含碳量的方法，主要包括以下几类方法：一、优化一次风压；二、优化入炉煤粉细度；三、优化配煤掺烧方式；四、优化制粉系统运行方式；五、优化二次风配风方式。
2、影响因素确认
①一次风压
煤粉细度的影响，煤粉细度直接影响飞灰可燃物的变化，煤粉越细，越均匀，则与空气接触的单位质量的煤粉面积与体积增大，燃烧越充分，在炉膛中能燃尽。如果一次风压力过高，进入炉膛的一次风比率增加，二次风比率下降，磨煤机一次风速过大，携带的煤粉颗粒过大，在炉膛中停留时间更短，燃烧时间不足，在炉膛中燃烧不充分，最终导致炉渣飞灰含碳量升高。
②分离器调整
煤粉分离器是将磨煤机磨制的粗细不等的煤粉进行分离，即允许磨制合格的煤粉通过分离器，不合格的煤粉被分离出来送回磨煤机重磨。常见分离器有粗粉分离器和旋风分离器，我厂设计时采用粗粉分离器，运行中磨煤机分离器挡板不能在线调节，需要人为手动操作分离筛网大小，操作危险系数大，难度大，不利于煤粉细度调整，造成煤粉细度与锅炉负荷及磨给煤量不相匹配，进入炉膛燃烧不充分，导致炉渣飞灰含碳量升高。
③配煤掺烧
我厂锅炉设计煤种为陕西黄陵煤和河南平顶山煤，校核煤种为淮南煤，由于动力煤价较高，在运行过程中掺烧印尼煤、澳煤以及当地煤质较差的汽车煤。在掺烧低劣质煤种时容易导致锅炉层间燃烧不稳定，炉渣飞灰含碳量升高。
④磨组运行情况
我厂锅炉燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计，一台锅炉配备六台中速磨煤机，五台磨煤机可带满负荷，一台磨煤机备用。由于磨组运行不合理，C/D磨出力不足，导致炉膛热负荷分布不均，煤粉燃烧不完全，炉渣飞灰含碳量升高。
⑤配风方式
由于锅炉采用四角切圆燃烧方式，二次风门设计个数较多，存在故障点多，校验工作量大，且燃烧器摆角存在单角脱落，二次风配风难度大，容易造成配风不合理，锅炉燃烧组织不佳，烟气温度存在偏差，导致炉渣飞灰含碳量升高。
⑥磨煤机调整
磨煤机设计为液压加载中速辊式磨煤机，运行过程中，加载压力调整不合理，冷热一次风匹配不当，风速、磨温调整不当，磨辊长时间运行磨损较大，造成磨煤机出力不足，煤粉细度控制不佳，导致炉渣飞灰含碳量升高。
五、对策计划及实施
1、一次风压优化
运行过程中降低一次风压，减少磨一次风量，合理调整风煤比，降低一次风压至7.0KPa，保证机组出力情况下，降低磨一次风量。
2、分离器优化
大修时#1炉D、E磨已改造成动态分离器，根据磨煤机出力合理调整动态分离器频率。不能将频率设置过高，容易导致煤粉细度过小，磨煤机电耗增加，磨温降低。也不能将频率设置过低，使煤粉细度过大，煤粉进入炉膛后不容易充分燃烧，造成锅炉效率降低以及氮氧化物的含量升高，且不利于低负荷锅炉稳定燃烧。
3、掺烧锅炉合适的煤种
根据机组负荷，合理配煤，高负荷时段减少入炉低劣质煤及低挥发份煤种，减少汽车煤等劣质煤掺烧，保证磨煤机出力充足，防止发生煤量过高造成磨煤机堵磨事故。低负荷时段合理配置一定量的劣质煤种，保证锅炉总煤量，合理安排每台磨煤机煤量，尽量在中上层掺烧，保证锅炉稳定燃烧和煤粉在炉膛充分燃烧。通知化验人员及时化验入炉煤质情况。
4、运行磨组匹配优化
运行过程中，需合理安排磨检修时间，根据检修需要合理安排检修时机，根据负荷情况安排合适的磨组运行方式。在高负荷时段不宜安排磨煤机检修，容易导致磨煤机煤量过大，煤粉细度增大，燃烧不充分，炉渣飞灰含碳量升高。
六、实施效果
飞灰和炉渣含量示意图（蓝色为2015年数据，红色为2016年数据）
以我厂600MW超临界机组，炉渣飞灰含碳量每变化1.0%影响机组煤耗1.43g/kwh。2016年锅炉平均炉渣飞灰含碳量同比降低1.13%，综合降低机组煤耗1.61 g/kwh；截止至11月公司机组发电量55亿kwh，累计标煤单价按738元/吨计。 锅炉灰渣可燃物指标的提升为公司节约了发电成本（ 55×1.61×738）×100 =653.5（万元）
结束语
锅炉炉渣、飞灰含碳量的高低不仅影响锅炉燃烧效率，具有一定的经济效益，而且关乎环保，涉及环保考核指标，意义重大。降低锅炉炉渣、飞灰含碳量需要加强宣传教育，制定节能目标，实行奖惩激励机制，进一步提高人员的节能降耗意识。形成制度化管理，通过机组性能试验等方法不断摸索机组经济运行方式和调整手段，并形成标准性文件，指导运行人员经济调整，严格执行节能降耗技术性规定、规程，积极参与小指标竞赛。
参考文献
[1]陆林机. 试论影响电厂锅炉运行效率的因素及对策[J]. 科学技术创新, 2015(11).
[2]樊泉桂主编. 锅炉原理.中国电力出版社，2008.
[3]迟春旭. 降低锅炉飞灰含碳量的研究及对策.工业,2017,第03月03.
论文作者:李中辉
论文发表刊物:《中国电业》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/15
标签：锅炉论文; 炉渣论文; 煤粉论文; 炉膛论文; 损失论文; 磨煤机论文; 风压论文; 《中国电业》2019年第06期论文;