摘要：针对某电厂3号锅炉近期飞灰含碳量偏高的现象，对其进行了燃烧调整试验，主要研究了磨煤机运行方式､燃烧器配风方式､炉膛氧量及煤粉细度的变化对飞灰含碳量的影响，并根据试验结果采取了相应的优化调整措施，使得3号锅炉飞灰含碳量降低到2%以下，取得了良好的效果提高了机组运行经济性。
关键词：燃煤锅炉；飞灰含碳量；燃烧调整试验；运行优化
前言
某电厂 4台660MW 超超临界燃煤发电机组，配置哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产制造，由三菱重工业株式会社提供技术支持的超超临界参数变压运行直流锅炉。锅炉型号：HG-2000/26.15-YM3。型式为П型布置、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，燃用烟煤。锅炉为四墙切圆燃烧方式，采用改进型低NOx PM（Pollution Minimum）主燃烧器和MACT（Mitsuibishi Advanced Combustion Technology）型低NOx 分级送风燃烧系统。2014年上半年3号锅炉飞灰含碳量平均值较4号锅炉高0.36%，且仅有7天日平均值低于4号锅炉，影响供电煤耗增加0.39G/（Kw•H），降低了机组运行经济性。为此，对3号锅炉进行了燃烧调整试验，以降低飞灰含碳量，提高机组运行经济性。
1试验内容及结果分析
经过以往对2台锅炉飞灰影响较大因素的摸索分析，影响飞灰含碳量变化的主要因素有煤种特性､煤粉细度､负荷波动大､制粉系统启停频繁､燃烧器摆角､磨煤机运行方式､燃烧器配风方式及锅炉氧量等[1]，试验主要从磨煤机运行方式､燃烧器配风方式､锅炉氧量､煤粉细度等方面进行研究。
1.1磨煤机运行方式及燃烧器配风方式调整试验
在600mw负荷下，保持锅炉其他运行参数基本不变，在不同的磨煤机组合运行方式下调整二次风门开度，通过改变进入主燃烧器区和燃尽风（sofa）燃烧器区的风量配比，营造不同的炉内空气动力场，研究磨煤机投运和燃烧器配风方式对飞灰含碳量的影响。
燃烧器配风方式也对飞灰含碳量有较大影响。在其他运行参数不变条件下，关小主燃烧器区二次风挡板并开大燃尽风挡板与开大主燃烧器区二次风挡板同时关小燃尽风挡板相比较，前者条件下炉膛出口NOx浓度虽能平均下降约30 mg/nM3，但飞灰含碳量较后者高2%左右，造成这种现象的原因是开大燃尽风挡板使进入主燃烧器区二次风量减少，氧分子浓度降低，未燃尽煤粉颗粒增加，主燃烧器区温度降低，同时火焰中心上移，煤粉颗粒在炉膛内停留时间缩短，并且燃尽风门开度过大还会使高温烟气中混入大量低温空气，导致锅炉内温度降低，不利于煤粉燃尽，同时燃尽风量增加会使炉膛上部气流扰动增强，影响煤粉进一步燃尽[2]。所以在正常运行工况下，主燃烧器区的风门开度要尽量不低于40%，同时燃尽风门最多只开下部3层，其余两层保持10%开度。
1.2炉膛氧量调整试验
试验时维持其他运行调整方式不变，通过增加锅炉送风量，将3号锅炉炉膛氧量在原绩效考核指标基础上提高1%，观察炉膛氧量对飞灰含碳量的影响，3号锅炉炉膛氧量提高1%后，3号锅炉飞灰含碳量每天平均值都低于4号锅炉，且3天平均值低于4号锅炉0.43%，下降明显。对比2014年1~6月2台锅炉的飞灰含碳量平均值，表明氧量提高1%，3号锅炉飞灰含碳量下降0.8%左右，而炉膛出口NOx浓度平均值较试验前增加45mg/nM3。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆说明在原炉膛氧量考核指标条件下，3号锅炉过量空气系数较小，炉膛内氧气浓度偏低，氧和碳不能充分反应，造成部分煤粉颗粒不能完全燃烧，使飞灰含碳量升高。但炉膛氧量提高1%，会使风机电流综合提高90a左右，供电煤耗增加0.5g/（kW•h），并且会对锅炉效率产生影响，因此需做进一步研究确定炉膛最佳氧量。
1.3煤粉细度调整试验
试验前恢复原运行调整方式，通过改变磨煤机出口分离器挡板开度，对磨煤机出口煤粉细度进行调整，对比调整前后各5天3号锅炉飞灰含碳量变化情况，研究煤粉细度对其产生的影响。
3号锅炉煤粉细度调整后飞灰含碳量平均值降低2.21%，下降幅度超过50%，可见煤粉细度对飞灰含碳量有很大影响，煤粉细度越小，飞灰含碳量越低。这主要是因为煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，与氧接触越充分，煤粉颗粒加热升温､挥发分的析出着火､燃烧反应速度越快，因而着火越迅速，燃尽所需时间也就越短，在炉膛内有限的停留时间内燃尽率更高，所以飞灰含碳量越低。而炉膛出口NOx浓度平均值由调整前的280mg/nM3上升至调整后的305mg/nM3，也表明煤粉颗粒在氧浓度较低的主燃烧区即充分燃烧，而未能形成较强的还原性气氛，造成NOx生成量增加。同时煤粉细度调整后，磨煤机电流升高3~5A，出入口差压上升0.4~1.2kPa，说明煤粉颗粒过细，会造成磨煤机电耗和石子煤量增加，同时磨辊磨损速度加快，对机组运行经济性和安全性造成影响。因此应综合考虑飞灰含碳量､制粉系统电耗以及石子煤排放量，进一步寻找最佳的煤粉细度。
2降低飞灰含碳量的措施
综上所述，并结合实际情况，采取如下措施降低锅炉飞灰含碳量。
（1）在所有磨煤机处于正常备用状态时，保持相邻磨煤机和下层磨煤机运行，尽量避免磨煤机的隔层运行。
（2）机组正常运行期间，为避免主燃烧器区缺氧，任何负荷工况下运行磨煤机周界风和辅助风门开度都保持在40%以上，且开度在80%以上燃尽风门不超过3层；高负荷时减少燃尽风的使用，保证主燃烧器区燃烧需氧，尽量通过脱硝装置喷氨控制烟气中NOx。
（3）修改3号机组绩效系统炉膛氧量考核指标。上述修改主要是基于对炉膛氧量5.0%以上，对飞灰含碳量的影响较小，并且600MW负荷时炉膛氧量提高的裕度有限的考虑。在参考引风机喘振风量与动叶开度对应关系的前提下，提高高负荷时炉膛氧量，550MW以上负荷保证空气预热器入口氧量低点不低于2.5%。待进行炉膛最佳氧量测定试验后再进行后续调整。
（4）制粉系统正常运行时，保持一次风压偏置为0，磨煤机入口一次风量偏置为0，磨煤机出口温度设定90℃，保持合理的一次风量和风速，在充分保证制粉系统安全的前提下提高一次风温。根据飞灰含碳量变化情况，综合考虑制粉系统电耗和石子煤排放量，及时适度调整磨煤机出口分离器挡板开度，以保证较低的飞灰含碳量和较高的锅炉效率。
3结语
针对某电厂3号锅炉飞灰含碳量高的问题，通过燃烧调整试验对影响飞灰含碳量升高的因素进行研究，并根据试验结果制定了相应的优化调整措施，使得锅炉飞灰含碳量降低到2%以下，取得了良好的效果，提高了锅炉运行经济性。
参考文献：
[1]文大缀，熊伟，邢希东.600MW燃煤锅炉降低飞灰含碳量的燃烧调整试验研究[J].锅炉技术，2016，47（01）：50-53+79.
[2]周平，张广才，严晓勇，李冰.600MW机组对冲燃煤锅炉尾部CO浓度偏高的调整试验[J].热力发电，2014，43（12）：82-88.
论文作者:唐智深
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 煤粉论文; 氧量论文; 燃烧器论文; 磨煤机论文; 燃尽论文; 《电力设备》2018年第18期论文;