220T燃煤锅炉飞灰含碳量高的原因分析及处理措施

高喜成 冯金洋 苗永生

摘要：通过分析和研究220T燃煤锅炉飞灰含碳量高的原因，总结了220T燃煤锅炉飞灰含碳量高对燃烧的经济性及220T燃煤锅炉设备的安全健康运行及锅炉长周期运行所产生的影响，针对存在的问题提出了相应解决方案，使锅炉飞灰含碳量高的问题得到解决，延长锅炉的运行周期，提高锅炉经济效益。

关键词：燃煤锅炉;飞灰含碳量;运行周期;经济效益

1  锅炉飞灰含碳量高的原因分析

220T燃煤锅炉装置近年来，在运行过程中通过对锅炉灰样分析发现，飞灰中的含碳量偏高，最高可达8.36%，这直接影响到锅炉运行的经济性。为了降低飞灰含碳量，延长锅炉运行周期，提高锅炉燃烧经济性，我们从燃烧的原理入手，结合设备运行状况、锅炉配风状况和燃煤情况进行全面分析，找出影响飞灰含碳量的主要因素，制定相应的方案，然后在运行工作中进行逐步验证。

1.1  原煤品质较差

燃煤的挥发分含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。煤的灰分在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物升高。灰分含量增大，碳粒燃烧过程中被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良，飞灰含碳量升高。

1.2  煤粉过粗

合理的煤粉细度是保证锅炉飞灰含碳量在正常范围主要因素之一，降低煤粉細度是降低飞灰可燃物的有效措施。目前220T燃煤锅炉磨煤机出口煤粉细度已达不到设计要求200目75%通过率。煤粉过粗，单位质量的煤粉表面积越小，加热升温、挥发分的析出着火及燃烧反应速度越慢，因而着火越缓慢，煤粉燃烬所需时间越长，飞灰可燃物含量越大，燃烧不完全;加之较粗的煤粉不能很好的与空气搅拌混合，将导致着火不好，燃烧时间较长，因此煤粉过粗是造成飞灰含碳量高的主要因素。

1.3  锅炉燃烧器和燃烧配风方式发生变化

2014年因环保管控升级，220T燃煤锅炉进行了脱硝脱硝除尘系统改造，采用分级配风低氮燃烧器。将燃料的燃烧过程分段进行，在着火初期减少煤粉燃烧区域的空气量，以降低燃料型NOx的生成。在燃烧的后期再补充足够的氧量，使燃料再燃烧。改造后，由于改变了燃烧器及燃烧配风方式，同时又缺乏操作经验，使燃烧区火焰强度下降，造成煤粉不能完全燃尽，导致飞灰中的含碳量升高。

1.4  磨煤机出口温度较低

220T燃煤锅炉磨煤机出口温度运行指标是67～88℃，由于我车间室内煤库空间有限，大部分煤存放于库外，雨水较多，煤质变化频繁，燃煤水分含量高，加之冷风挡板关不到位，常处于半开状态。磨煤机出口温度经常在60-70℃之间摆动，制粉系统负荷高于20t/h以上时，曾多次低于60℃运行，风粉混合物温度降低必将导致煤粉着火推迟，煤粉燃烬程度差，导致飞灰含碳量上升。

1.5  锅炉负荷波动频繁，且低负荷运行时间较多

220T燃煤锅炉为公司化工装置生产提供不能压力、温度等级的蒸汽，锅炉负荷要随时根据化工生产装置的用汽量进行调整，负荷波动较为频繁。加之近年来，化工装置的不断升级淘汰，化工装置用汽量明显减少，220T燃煤锅炉负荷常处于130t/h左右，远低于经济负荷187t/h。

2  处理措施

针对上述原因分析，特制定如下处理措施：

2.1  提高原煤品质

严格把控原煤质量，借助配煤和成分分析等手段尽量使实际煤种的特性与设计煤种相符，根据原煤分析数据，及时反映上级部门，协调公司物采部。当煤质变好时，着火迅速，反应速度快，易于燃烬。对于燃煤挥发分较高的原煤，飞灰含碳量可以很容易的控制在2%左右。要从源头上加以控制，尽量使用设计煤种或与设计煤种接近的煤种，以确保燃烧稳定。

2.2  控制合适的煤粉细度

煤粉细度降低，单个颗粒燃烬所需时间减少，同时增加了煤粉和空气的接触面，加快了燃烧速度。所以通过合理的调节制粉系统的运行方式，尽可能维持理想的煤粉细度。

2.3  优化工艺操作

（1）开车前，试验各风门、挡板运行状况，发现故障及时处理，保证各风门调节灵敏、准确;

（2）开车时，根据气体专烧、煤气混烧、煤粉专烧工况变化，及时调整ROFA、SOFA、喷燃器配风，在保证烟气NOX及氨逃逸达标排放前提下，尽量将煤粉燃尽;

（3）运行中，根据飞灰残炭分析数据，及时调整锅炉配风，采取适当关小ROFA、SOFA风挡板，适当开大喷燃器下、中二次风配风，保证煤粉完全燃烧。

2.4  提高磨煤机出口温度

加强煤运工段的操作管理，制定了相应的上煤管理措施，根据对煤粉的含水量进行分析，确定是上室内煤还是室外煤，并对冷风挡板执行杆进行改造，改造为可伸缩杆，可根据制粉系统负荷需要，实现冷风挡板的全开全关操作。现磨煤机出口温度明显提高，可以有限的控制在75～88℃之间。

2.5  合理分配锅炉负荷，降低锅炉负荷波动频率

通过对蒸汽用户用汽量的统计分析，现将我车间A、B、C三台锅炉，施行A、C炉运行或B、C炉运行模式，将220T燃煤锅炉负荷稳定提升至160t/h左右，实现煤粉专烧运行模式，A锅炉（B锅炉）实现煤气混烧，根据干气压力、干气量和用户蒸汽用量，动态调整锅炉负荷，保证蒸汽母管压力稳定，满足用户需求。

3  结论

通过以上原因分析和处理措施，220T燃煤锅炉飞灰含碳量稳步降至0.325%，吨汽耗煤由0.142t/t下降至0.133t/t，2020年220T燃煤锅炉热效率平均值达到了92.2%，2020年锅炉用煤244823t，节约用煤约2203t，1吨煤价格为420元，可节约费用92.5万元，取得了良好的社会及经济效益。

参考文献

[1]中国石油兰州石化分公司《220T燃煤锅炉装置操作规程》Q/SY LS（CG）02-02-2017.

[2]荣銮恩，袁振幅，刘志敏，等. 电站锅炉原理[M]. 中国电力出版社，1997.