合理控制飞灰含碳量的指标，有利于降低发电成本，提高机组运行的经济性。本文针对某电厂实际生产数据分析飞灰含碳量高的成因及解决办法。
关键词：飞灰含碳量；经济指标；成因及解决办法
飞灰含碳量是反应燃煤机组锅炉效率的重要经济指标，合理控制锅炉飞灰含碳量，对机组经济安全生产运行具有重要意义。据现代火力发电机组相关数据统计，锅炉飞灰含碳量每上升1%，标准煤耗约增加1.0～1.3g/kwh。某电厂#1、2#锅炉发生了飞灰含碳量异常升高的现象，现对其产生的原因展开分析。
1）一次风的影响
一次风作为输送、干燥煤粉及前期助燃的作用。一次风压过低，影响磨干燥出力，甚至造成一次风管堵塞，着火点过于靠前，燃烧贴壁。一次风压过高，造成一次风速过高，降低煤粉气流的加热程度，使着火点推迟，大颗粒的煤可能不能完全燃烧，造成飞灰含碳量增大。在《印尼煤分仓掺烧运行相关规定》中要求，燃烧印尼煤期间，风量稳定期间不小于90 T/H，一次风机母管压力不小于8.5Kpa，以维持较高风速。除此之外，建议不提高一次风母管压力偏置。
2）煤质的影响
煤的化学组分主要是碳、氢、氧、氮、硫五种元素，以及水分和灰分。煤的工业分析主要是测定煤中水分（M）、挥发分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的含量。挥发分是煤在加热过程中所分解出的可燃性气体，挥发分高的煤容易着火，燃烧速度快，并有助于燃尽。因此，燃烧挥发分高的煤会降低飞灰含碳量。高水分燃煤在燃烧时会吸收热量，放出的有效热量相对减少，会降低炉膛温度，增加着火热，不利于煤燃尽，飞灰含碳量升高。同时，它还会生成大量的水蒸汽使排烟量加大，影响锅炉安全运行，还会给尾部受热面发生低温腐蚀提供条件。
灰分是煤种的主要杂质。灰分增大时，煤中的可燃成分相对减少，飞灰含碳量略有下降，但煤的发热量降低，总的机械损失增大。灰分增大同时会造成煤粉着火困难和难以燃尽，未燃尽的煤随烟气排走，造成锅炉飞灰含碳量增大，并且引起尾部受热面磨损加剧，形成受热面上结焦、结渣，影响传热。
综上分析，在锅炉总煤量稳定的情况下，低挥发分、高水分、高灰分的入炉煤飞灰含碳量会更高，且挥发分对其影响尤为重要。
由上图所示，锅炉飞灰含碳量从4月12日开始异常升高，4月16日下降后，4月20日再次升高，4月29日之后下降恢复正常。查询燃运日志发现，4月11日之前上煤为同友：平混=7：3；4月11日到4月13日单上同友；4月14日到4月16日上煤为同友：平混=6：4；4月17日单上同友；4月18日到4月28日上煤为同友；印尼；4月29日之后开始伊泰、优混的配煤。考虑到上煤到烧到此种煤的时间延迟，煤种变化与飞灰含碳量的变化基本相符。近期燃用煤种煤质数据如下表所示。
相对于其他煤种来说，同友煤属于低挥发分、高灰分、低水分的煤种，低挥发分、高灰分的煤不易燃烧，使部分煤粉未来得及燃烧就随烟气离开炉膛，造成飞灰含碳量增高，故在单烧同友煤种期间发生了飞灰含碳量高。平混煤为高挥发分、高灰分、低水分煤种，高挥发分、低水分使煤前期更易燃烧，同友配烧平混煤时，原本前期较难燃烧的煤种燃烧靠前，燃烧时间变长，煤粉燃烧完全，在同友与平混配煤期间飞灰含碳量水平正常。印尼煤为极高挥发分、低灰分、极高水分煤种，原本极高挥发分的煤应该使同友煤燃烧靠前，飞灰含碳量降低，但效果恰恰相反，极高挥发分的煤种燃烧初期极易燃烧，且燃烧充分，造成混合的同友煤缺氧燃烧，燃烧不完全，飞灰含碳量反而增加，故在同友配印尼煤期间发生了飞灰含碳量高。伊泰煤为高挥发分、低灰分、高水分煤种；优混煤种为高挥发分、低灰分、低水分煤种，4月29日之后改为，伊泰、优混的配煤后，飞灰含碳量恢复正常水平，与分析内容相符。在此可以推断，此次飞灰含碳量异常升高由煤质原因导致。燃烧低挥发分、高水分、高灰分的煤种使部分煤粉燃烧不完全，造成飞灰含碳量增加。
3）氧量的影响
锅炉氧量过大，将使炉膛温度降低，对着火和燃烧都不利，而且会增加锅炉排烟热损失。锅炉氧量过小，会使锅炉缺氧燃烧，煤燃烧不完全增加飞灰含碳量。除此之外，氧量大小还会对NOx排放造成影响，故从保证NOX的排放和飞灰含碳量低角度出发，合理的氧量的大小会确保锅炉排放指标合格和热损失最小，即为最佳氧量系数（过量空气系数）。
锅炉运行在不同负荷有不同的推荐最佳氧量区间，在保证锅炉NOx排放的情况下，尽量控制实际氧量在最佳氧量区间上限附近运行，使氧量适当增大，煤粉充分燃烧，对飞灰含碳量的减小具有积极作用。
4）煤粉经济细度的影响
煤粉细度不但影响煤粉着火和燃烧条件，而且对燃烧经济性和飞灰含碳影响较大。煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温，燃烧速度也越快，燃烧越完全，飞灰含碳量越低。反之，煤粉过粗，煤燃烧不完全，飞灰含碳量增大。但煤粉过细，会使磨煤机电耗上升，金属磨损增大，因此要保证合适的煤粉细度使排烟热损失和机械不完全燃烧损失以及制粉系统的电耗和金属消耗的和为最小，这个值就是煤粉的最佳经济细度。
在此次飞灰含碳量异常升高的期间，未曾调整过煤粉细度，机组飞灰含碳量升高与煤粉细度无关。
5）火焰中心位置的影响
火焰中心位置对飞灰含碳量也有一定的影响。若火焰中心上移，煤粉在炉膛内停留的时间缩短，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。
虽然现在1#、2#炉燃烧器摆角已固定在水平位置，但在运行过程中，应适当调整上下层磨的煤量，选择合适的磨运行方式，使火焰中心在合适位置从而减少飞灰含碳量。
6）二次风配比的影响
锅炉风量的控制要坚持一、二次风配合调节，二次风不仅要满足燃烧需要，还要补充一次风末端空气量不足的作用，此外，还在高温火焰中有搅拌混合的作用，强化燃烧，降低可燃物不完全燃烧损失。因此，运行除了控制总风量外，还要调整二次风门开度，使煤在燃烧区充分燃烧，防止未燃尽的碳被烟气带走，造成飞灰含碳量增高。
由以上分析可以得出，本次1#、2#炉飞灰含碳量异常升高，是由煤质因素引起，燃烧低挥发分、高水分、高灰分的煤种，使部分煤粉未充分燃尽便随烟气离开炉膛，造成锅炉飞灰含碳量异常升高。针对锅炉飞灰含碳量升高的原因，为避免锅炉飞灰含碳量增加，建议如下：1）除单烧印尼煤期间，不建议提高一次风母管压力偏置；2）合理且充分配煤，尽量不要单独燃烧低挥发分、高水分、高灰分的煤种；3）调整氧量系数，在保证锅炉NOx排放的情况下，尽量控制实际氧量在最佳氧量区间上限附近运行，适当增大氧量，使煤粉充分燃烧；4）通过煤粉细度经济性试验，将煤粉细度调整至最佳煤粉细度；5）适当调整上下层磨的煤量，选择合适的磨运行方式，使火焰中心在合适位置；6）调整合适的二次风门开度，使煤充分燃烧；7）严格执行提高磨出口温度运行规定，提高磨出口温度，使煤粉充分燃烧。
论文作者:闫庆开
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：灰分论文; 锅炉论文; 煤粉论文; 水分论文; 氧量论文; 印尼论文; 炉膛论文; 《基层建设》2018年第25期论文;