摘要:在燃煤电厂中,由于锅炉的不完全燃烧,使锅炉的飞灰可燃物含量增加,导致锅炉效率降低,发电成本增加。本文通过深入研究热电分公司锅炉飞灰可燃物含量的影响因素,提出了维持锅炉稳定燃烧、降低飞灰可燃物含量、提高锅炉效率的有效措施,为锅炉高效经济运行提供了依据。关键词:飞灰可燃物含量影响因素 措施1、引言对于现代火力发电机组来说,不仅要保证生产运行的安全性,还要着重考虑生产过程的经济性。电厂的经济性涉及汽机、锅炉、电气、热工、化学和燃料等各专业,而锅炉效率是其中非常重要的一个方面。有统计表明,对于现代火力发电机组,锅炉热效率每提高1%,将使整套机组的热效率提高0.3%~0.4%,标准煤耗可降低3~4g/kwh。从锅炉效率考虑,机械不完全燃烧热损失和排烟损失是其中两个主要的热损失。所以,降低机械不完全燃烧损失成了节能降耗的突破口。而在此项损失中,飞灰可燃物含量占有主要位置。为降低煤粉燃烧NOx排放,现多采用低NOx燃烧器,实践表明低NOx燃烧器以及分级送风的使用,在有效降低NOx排放的同时,普遍导致飞灰可燃物含量的提高。因此,深入研究影响飞灰可燃物含量变化的因素,具有重要的实际应用价值。2、飞灰可燃物含量影响因素分析当煤粉气流在炉膛内的燃烧和燃尽过程不充分时,势必造成机械未完全燃烧热损失增大,表现为飞灰可燃物含量升高。影响飞灰可燃物含量的主要因素有:燃料性质、煤粉细度、锅炉负荷、过量空气系数、配风方式、炉内空气动力场等。2.1 燃料的性质对飞灰可燃物含量的影响经典的燃烧理论认为,煤粉燃烧过程是在挥发分燃烧完之后才开始焦炭的燃烧。因此,燃料性质中挥发分的含量对煤粉燃烧的影响最为重要。当燃用挥发分较多的煤时,容易着火,燃烧也易于完全。这是因为:挥发分是气体可燃物,其着火温度较低,着火容易;挥发分多,相对来说,煤中难燃的固定碳含量便少些,使煤易于燃烧。挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性,挥发分越多,煤粉颗粒的孔隙越多,与助燃空气接触面积越大,因而易于燃尽,燃烧损失较少。反之,在相同因素下,挥发分低的煤较难燃尽、燃烧损失较大。对于高挥发分燃煤,挥发分燃烧释放出大量热量,形成炉内高温氛围,有利于焦炭的迅速着火和燃尽,机械未完全燃烧损失减小,飞灰可燃物含量较低;相反,对于低挥发分燃煤,则容易引起飞灰可燃物含量的升高。对于高水分燃煤,由于燃烧时放出的有效热量相对减少,会降低炉内燃烧温度,并增加着火热,不利于焦炭的燃尽,造成飞灰可燃物含量的升高。
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粒外面的焦炭燃烧后,不易形成较大扩散阻力的灰壳。但煤粉过细,又会使得制粉电耗增加,因此,在锅炉运行中,应综合考虑不完全燃烧损失和制粉单耗的要求,使之达到最小,即寻找煤粉经济细度,以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰可燃物含量。另外,煤粉颗粒比较均匀时,飞灰可燃物含量也会相对减少。</br>2.3 锅炉负荷对飞灰可燃物含量的影响</br>锅炉运行负荷降低时,燃料消耗量减少,水冷壁的吸热量随之也要减少,但相对每kg燃料而言,水冷壁的吸热量反而有所增加,从而使得炉膛平均温度降低,挥发分释放速度变慢,此时一次风量和总风量往往也偏低,燃烧过程在极为不利的条件下进行,影响煤粉的着火,造成飞灰可燃物含量上升;反之,同样的煤粉在高负荷时,供风量增大,虽然煤粒在炉内停留时间有所缩短,但会使炉膛的容积热负荷增加,有更高的炉膛温度水平,则容易燃尽,有利于降低飞灰可燃物含量。但锅炉负荷也不是越高越好,因为过高的锅炉负荷容易引起炉膛结焦,所以应对锅炉负荷加以控制。</br>2.4 过量空气系数对飞灰可燃物含量的影响</br>过量空气系数的调整与控制是降低Nox排放浓度的有效措施。低氧燃烧能降低炉内燃烧温度,抑制并还原Nox,降低Nox排放。但若过量空气系数较小,则煤粉在贫氧条件下燃烧,煤粉的燃尽度相应较小,造成炉膛出口处飞灰可燃物含量较大。随着过量空气系数的增加,逐渐达到煤粉完全燃烧所需要的氧量值,炉膛出口处的飞灰可燃物含量逐渐降低。从燃烧的角度看,炉膛过量空气系数存在一个最佳值,随着炉膛出口过量空气系数的提高,炉膛中氧气浓度增加,煤粉燃烧反应速率增加,从而降低了飞灰可燃物含量。但当炉膛出口过量空气系数过大时,会使火焰燃烧温度降低,煤粉氧化燃烧速度降低,从而影响煤粉的燃尽,使飞灰可燃物含量增加。</br>2.5 配风方式对飞灰可燃物含量的影响</br>合理分配一、二次风的风量,保证一、二次风良好汇合,才能组织良好的燃烧过程。一次风风量越大,为达到煤粉气流着火所需吸收的热量越大,到着火所需的时间也越长,同时煤粉浓度也会相对的降低,这对于燃烧都是不利的;一次风量过小,不但减少着火燃烧初期的氧气,使得反应速度减慢,阻碍着火的继续扩展,而且可能造成干燥出力不够,使得煤粉中水分增大,推迟煤粉着火,而使得飞灰可燃物含量增大。一次风速过大,在其中的大颗粒可能因为动能过大而穿过燃烧区不能燃尽,造成飞灰可燃物含量增加;风速太小会使气流无刚性,造成偏转,破坏炉内动力场,并且其卷吸高温烟气的能力下降,这都会造成不完全燃烧。</br>在一次风携带煤粉着火后送入二次风,补充一次风中煤粉燃烧所需的氧气,使它与着火燃烧的煤粉气流强烈混合,促使煤粉的燃烧和燃尽过程。二次风如果在煤粉着火以前过早的混入一次风对着火是不利的,尤其是对于挥发分低的难燃煤更是如此,因为这种过早的混和等于增加了一次风率,使着火热量增加,着火推迟,势必增加机械不完全燃烧损失,飞灰可燃物含量上升。但如果二次风过迟混入,又会使着火后的煤粉得不到燃烧所需氧气的及时补充,这些都会使炉内燃烧不完全,飞灰可燃物含量增加。</br>2.6 炉内空气动力场对飞灰可燃物含量的影响</br>炉内保证良好的空气动力场,不仅可以加强高温烟气回流,强化煤粉气流的加热,而且还可以使煤粉和空气良好混合,保证煤粉的充分燃烧。这不仅对着火后的燃烧阶段非常重要,而且对于燃尽阶段也显得十分重要。因为在燃尽阶段,可燃质和氧气的数量已减少,而且煤粉表面可能包裹有一层灰渣,通过加强混合扰动,可增加煤粉和空气的接触机会,有利于煤粉的完全燃烧,降低飞灰可燃物含量。</br>对于公司目前使用的双调风旋流燃烧器的锅炉,就是要注意一、二次风混合情况,如果一二次风混合过早,在煤粉气流着火前久混合的话,等于增大了一次风量,相应的使着火热增大,推迟着火过程,从而造成飞灰可燃物含量上升。因此燃用低挥发分的煤种时,应使一二次风的混合点适当的推迟。</br>2.7 热风温度对飞灰可燃物含量的影响</br>热风温度的高低直接关系到煤粉气流的初温和炉内的燃烧工况。对于同一台燃煤锅炉,当其它条件相同时,通过提高热风温度可以提高煤粉气流的初温,使燃烧室壁面温度增加,从而减少把煤粉气流加热到着火温度所需的着火热,有利于降低飞灰可燃物含量。相反,如果热风温度较低,会增加煤粉燃烧的着火热,同时也会使炉膛的温度相应降低,则会降低炉膛温度,影响煤粉的着火和燃尽,使得飞灰可燃物含量增加。</br>2.8 燃烧方式对飞灰可燃物含量的影响</br>燃烧器的投运层次会影响煤粉在炉膛中的停留时间,从而影响其燃尽率。当投运下排燃烧器时,煤粉在炉膛中的停留时间延长,故燃烧较充分,飞灰可燃物含量就相应减少;反之,飞灰可燃物含量就要增加。</br>2.9 制粉系统启停对飞灰可燃物的影响</br>对于采用冷一次风直吹式系统的锅炉,制粉系统的启停使一次风量以及炉内的空气动力场都发生变化,从而引起燃烧工况变化,对飞灰可燃物产生影响。同时,在启停制粉系统时若配有燃油助燃的话,油滴很容易粘附在煤粉上,使得煤粉表面与氧接触减少,影响煤粉燃烧,从而使得飞灰可燃物含量发生变化。最近阶段,公司正在尝试采用无油启停磨组,虽然主要是为了实施节约节能战略,但对飞灰可燃物减少也有一定程度影响。</br>3、飞灰可燃物含量超标的危害</br>飞灰可燃物含量的增加,对于锅炉机组的经济性、安全性和环保性都会产生影响,主要表现在以下几个方面:</br>3.1煤中的可燃成份没有完全燃烧释放热量,发热量低,煤耗增大; </br>3.2可燃成分残存在烟道中,有可能造成再燃烧,逼迫停炉,损坏设备; </br>3.3增加除尘设备、吸风机的负担; </br>3.4碳氧化物、粉尘造成环境污染。</br>因此减少飞灰可燃物含量对于火力发电厂具有重要意义。</br> 展开
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燃煤中灰分含量也会对燃烧产生影响,燃煤中的灰分不但不能燃烧,而且会降低燃煤的发热量,灰分较多会使理论燃烧温度降低,而且煤粒表面往往形成灰分外壳,妨碍煤中可燃质和氧气接触,使煤不易燃尽,飞灰可燃物含量增加;另外灰分多,还会使炉膛温度下降,燃烧不稳定,也会使飞灰可燃物含量增加。同时由于燃煤灰分增加使得煤中的可燃质成分会相应减少,这表现为飞灰可燃物含量常略有降低,但是总的机械未完全燃烧损失还是增加的,因此,对于高灰分燃煤,飞灰可燃物含量仍表现为偏高。对于高发热量的燃煤,在锅炉负荷一定情况下,受给粉机的最低转速影响,如果进入炉膛的煤粉浓度得不到降低,也会造成不完全燃烧损失增大,飞灰可燃物含量上升。 </br> </br> </br>2.2 煤粉细度对飞灰可燃物含量的影响</br>煤粉越细,单位质量的煤粉表面积越大,加热升温、挥发分的析出着火及燃烧反应速度越快,因而着火越迅速,燃烧所需时间越短,燃烧越充分,飞灰可燃物含量越低。另外,若煤粉很细,颗 展开
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