锅炉飞灰可燃物超标原因及防治对策

锅炉飞灰可燃物超标原因及防治对策 〔摘 要〕 针对宜宾发电总厂豆坝电厂4号炉存在的锅炉飞灰可燃物超标问题，进行了燃烧工况热态试验和现场摸索。根据试验情况和经验总结，详细分析了飞灰可燃物超标的原因，提出解决飞灰可燃物超标问题的方案。此方案实施后，豆坝电厂4号锅炉飞灰可燃物由9～11%下降到了4～5%，提高了锅炉热效率1.7%左右，取得了很好经济效益，值得推广应用。

〔关键词〕 锅炉 飞灰可燃物 超标 防治 锅炉飞灰可燃物超标，不仅会增加燃煤消耗量，降低锅炉热效率，而且对锅炉的安全运行构成严重威胁，易带来过热器结焦和烟道二次燃烧、低温腐蚀和磨损等问题，使锅炉运行的安全性和经济性受到影响。为此需采取必要的措施，以保证飞灰可燃物正常。 下面以豆坝电厂4号炉为例分析飞灰可燃物超标原因，并提出解决对策。

1. #4号炉设备概况及飞灰可燃物超标情况 豆坝电厂4号炉系哈尔滨锅炉厂70年代设计制造的HG－410／100－2型开式斜炉底双炉膛液态排渣煤粉炉。制粉系统为中间储仓式热风送粉，采用四角切圆燃烧方式。在炉膛四角布置直流式煤粉燃烧器，每角布置两层一次风，二层二次风、一层三次风、其布置顺序为(从下至上)二次风、一次风、二次风、一次风、二次风、三次风。四角燃烧器一次风出口气流对冲，二次风在炉膛中心形成直径500 mm的假想切圆，在标高4－7米四周水冷壁敷设卫燃带面积296平方米。炉膛深 5460mm、宽2×6800mm、高24000mm、四周采用光管式水冷壁。炉内上部沿烟气流向布置屏式过热器、对流过热器。竖井从上至下布置有省煤器及空气预热器。

锅炉主要设计参数如表1 项 目 数 量 单 位 额定蒸发量 410 T／h 饱和蒸汽压力 11.28 MPa

过热蒸汽压力 9.8 Mpa

过热蒸汽温度 540 ℃

燃煤特性如表2 名 称 单 位 设 计 校 核（1） 校 核（2） 碳 % 60.5 60.55 48.9

灰分 % 24 24.45 34.1

水分 % 4.5 6.5 9

挥发分 % 9－13 13.28 9

低位放热量 MJ／kg 23617 23035 18810

可磨性系数 ℃ 1.3

灰变形温度 ℃ 1100－1220 1090－1140 灰软化温度 ℃ 1150－1300 1170－1200 灰融化温度 ℃ 1170－1390 1230－1300 一、二、三次风的参数如表3 名 称 面 积m2 份 额% 风 速m／s 风 温℃ 一次风 1.3 14.4 25 245

二次风 3.4 55.8 60 380

三次风 0.48 29.8 60 120

该厂4号炉在2001年1月出现了飞灰可燃物严重超标，原设计飞灰可燃物为3～4%，运行中飞灰可燃物达到9～11%，经过运行人员多方设法调整，仍然居高不下，没有明显效果。

2 燃烧工况热态试验 2.1 试验煤种工业分析 Mt=9.87%，Mad=36%，Vr=9.30%，Qnet．ar=18.497MJ/kg。

2.2 炉膛温度测试 在80 MW负荷工况下，利用炉膛四周及燃烧器的看火孔和打焦孔，用远红外辐射高温仪进行测量。测得的4号炉炉膛温度为880～1330℃，平均温度在1220℃，其中1、3、4号角炉膛温度在同一水平，2号角温度明显偏低其它角近200℃。

2.3 热态一次风管风速测试 在80 MW负荷工况下，利用防尘毕托管进行测量，结果如表4 甲炉膛 ＃1管 ＃2管 ＃3管 ＃4管 ＃5管 ＃6管 ＃7管 ＃8管 一次风速 （单位：M／sec） 32．2 31．4 35．9 34．3 31．1 29．1 28．5 33.0

乙炉膛 ＃1管 ＃2管 ＃3管 ＃4管 ＃5管 ＃6管 ＃7管 ＃8管 一次风速 （单位：M／sec） 30．3 33．1 34．3 36．0 30．3 30．3 29．1 30.5

2.4 燃烧器出口温度测试 在80 MW负荷工况下，利用K型热电偶在燃烧器出口测得温度如表4。 甲炉膛燃烧器 ＃1 ＃2 ＃3 ＃4 ＃5 ＃6 ＃7 ＃8

燃烧器出口温度℃ 780 840 720 730 780 770 786 793

乙炉膛燃烧器 ＃1 ＃2 ＃3 ＃4 ＃5 ＃6 ＃7 ＃8 燃烧器出口温度℃ 790 850 725 750 790 800 840 780 2.5根据热工温度仪表显示，在80 MW负荷工况下，热风温度是335℃。 2.6停炉后检查卫燃带有脱落，面积只有264平方米。 2.7停炉后检查燃烧器，甲炉膛4号角、乙炉膛3号角燃烧器均有不同程度的烧损和角度位移。

3．4号炉飞灰可燃物超标原因分析 3.1 热风温度偏低 热风温度偏低，使煤粉气流的初温较低，增加了把煤粉气流加热到着火温度的着火热，煤粉气流在离开燃烧器喷口较远才能着火燃烧，如果着火过迟，将会推迟整个燃烧过程，致使煤粉来不及燃烧完全就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失，必然造成飞灰可燃物偏大。热风温度偏低这是导致飞灰可燃物超标的一个原因。

3.2卫燃带面积减小，炉膛温度偏低 卫燃带面积减少，炉膛下部水冷壁吸热增加，降低了燃烧器区域烟气的温度，对煤粉气流的着火不利，燃烧阶段火焰中心温度偏低，煤粉燃烧速度较慢，燃尽阶段的温度也较低，致使煤粉在离开炉膛之前来不及完全燃烧，必然造成飞灰可燃物偏大。

3.3 炉膛火焰中心偏斜 燃烧器热态试验结果表明：从四角测得的炉膛温度和燃烧器喷口的温度分布明显不均。从一次风管风速测量结果看，同层四角燃烧器的一次风喷口风速明显不均，各层喷口一次风速均高于设计值。同层一次风喷口风速偏差大，是造成炉膛火焰中心偏斜的一个原因。炉膛火焰中心偏斜，导致煤粉、空气不能充分混合，对煤粉着火、燃烧、燃尽的整个过程均不利。

3.4 运行控制方面的原因 3.4.1 煤粉着火距离太远 一次风速偏高导致煤粉着火推迟，着火后温度降低，燃烧不完全的结果，也使飞灰可燃物含量增大。

3.4.2一、二次风配比不当 二次风不能及时送入并与煤粉良好浑合，造成局部缺氧或过剩空气量不足，也会导致燃烧不完全，使飞灰可燃物含量增大。

3.4.3为了防止液态排渣炉炉底和流渣口大量流析铁，炉膛过剩空气系数ａ过大，因为炉膛温度的降低和燃烧时间的缩短（由于烟气流速加快），可能使飞灰可燃物增大。

3.5煤质变差 3.5.1 煤粉水分过大 由于原煤水分高，为了满足锅炉负荷需要的燃煤量，必然增加制粉系统通风量，三次分量过大，引起煤粉细度增大。从两个月的煤质分析报告看，电厂运行煤种的可燃基挥发份在9%～11%，灰份在36%左 右，对应控制煤粉细度R90应为11.2%，而运行控制的煤粉细度R90为14%左右，造成一次风喷口的煤粉着火距离太远，从而引起着火、燃烧推迟，煤粉在来不及燃烧完全就离开炉膛。另一方面，由于三次风温度低、湿度大、风速高，大量三次风进入炉膛引起燃烧区域的温度降低，煤粉着火推迟，恶化煤粉气流的燃尽条件，不利于煤粉的燃烧和燃尽。设计煤粉Mt在6.5%左右，而电厂实际Mt在9.87%，煤粉水分过高，着火热也高。同时，由于一部分燃烧热消耗在加热水分上，使水分汽化、过热，也降低了炉膛内的烟气温度，使煤粉气流卷吸的烟气温度也降低，火焰对煤粉气流的辐射热也降低，这些因素对着火显然不利。针对煤粉水分的变化情况进行了实验和摸索，当煤粉水分每增加1%时，飞灰可燃物含量将增加2%，所以，原煤水分增加是4号锅炉飞灰可燃物超标的一个重要原因。

3.5.2煤粉灰分增大 燃煤灰分高，由于燃料本身放热量低，燃料消耗量大，加之灰分不但不放出热量，而且还要吸收热量，使炉膛内烟气温度降低，煤粉气流着火推迟，也使煤粉着火稳定性降低。

3.5.3煤粉挥发分偏低 煤中挥发分低，煤粉气流的着火温度显著提高，着火热也随之增大。也就是说，必须把煤粉气流加热到更高的温度才能着火。因此，挥发分低的煤着火要困难些，达到着火所需的时间也更长些，着火点离开燃烧器的距离也自然拉得更长些。

3.6 燃烧器损坏方面的原因 3.6.1 材质方面 燃烧器选用的金属材料，不能满足锅炉正常运行时燃烧器耐磨损、耐高温的要求。 3.6.2 结构方面 钝体直流燃烧器的喷口结构设计不够完善，在喷口处产生强烈的热回流造成喷口温度过高，使喷口过热变形、损坏，钝体磨损和脱落。燃烧器的损坏，致使风粉混合不均匀，破坏了炉内良好的空气动力工况，造成燃烧恶化，不完全燃烧可燃物增加。

4 飞灰可燃物超标的防治对策 4.1 改善燃烧器 4.1.1 改善燃烧器结构和防磨性能 对钝体直流燃烧器进行适当改进，选择优质合金钢材料，增加防磨耐热性能，设计时应充分考虑燃烧器的耐磨损、耐高温性能。

4.2 确保炉膛设计切园正确 利用停炉机会，检查燃烧器的安装角度，确保炉膛设计切圆的正确。做好4号炉一次风速的冷、热态的调匀试验及二次风的冷态挡板特性试验，保证炉膛火焰的中心不偏斜。

4.3 加强运行控制调整 4.3.1 运行人员应及时掌握入炉煤种的变化，根据煤质分析报告，相应调整好制粉系统的运行，保证煤粉细度R90不超过8%。

4.3.2 锅炉运行人员应经常观察煤粉的着火情况，控制煤粉的着火距离离一次风喷口出口 约200～300 mm。根据煤粉着火、回火情况及时调整一次风门的开度。

4.3.3 运行人员在高低负荷工况时，都应调整好炉内燃烧，调整好一次风、二次风的配比， 保证炉膛火焰不偏斜，确保煤粉、空气的良好浑合。

4.4 加强原煤的采购和储备管理 把好入厂煤验收质量关，加强煤场管理，对不同煤种要分堆存放，锅炉煤斗进煤时尽力做好混煤工作，拟出混煤措施，严格执行。 控制煤粉水分不超过6.5%。

4.5恢复损坏的卫燃带 卫燃带是稳定低挥发分煤粉着火的有效措施，根据卫燃带损坏情况，按要求恢复卫燃带面积，保证卫燃带质量，提高燃烧器区域烟气温度到1550－1650℃左右。

4.6提高热风温度 在燃用劣质无烟煤时，为了提高煤粉气流的初温，减小把煤粉气流加热到着火温度的着火热，从而加快煤粉着火，延长煤粉气流在炉膛内的燃烧时间，必须保证较高的一、二、三次风温度，根据需要适当投入送风机入口热风再循环系统或者投入低温空预器入口的冷风蒸汽加热系统，尽量控制空预器出口热风温度在360℃－390℃范围。

4.7对设备系统进行改进，增加“燃烧优化监视系统”，其内容包括燃烧切圆监视，煤粉温度监视，煤粉浓度监视，一次风速监视，一次风压监视，以保证对燃烧情况进行在线监控，为运行人员进行燃烧调整提供科学依据。

5 效果及结论 依据热试试验的准确数据，在2001年2月，豆坝电厂利用停炉机会，按标准对4号锅炉燃烧器进行了修补，恢复了卫燃带，提高了空预器出口热风温度，规范了燃煤管理，并投