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影響飛灰可燃物的因素和降低措施

2022-05-07

一、影響飛灰可燃物含量的因素


1、燃料的性質 

    燃料性質中揮發分的含量對煤粉燃燒的影響為重要。當燃用揮發分較多的煤時,容易着火燃燒也易于完全。湖南鍋爐公司認為這是因為揮發分是氣體可燃物,其着火溫度較低,着火容易;揮發分多,相對來說,煤中難燃的固定炭含量便少些,使煤易于燃燒;揮發分從煤粉顆粒内部析出後使煤粉顆粒具有孔隙性,揮發分越多,煤粉顆粒的孔隙越多,與助燃空氣接觸面積越大,因而易于燃盡,燃燒損失較少,反之亦然。對于高水分燃煤,由于燃燒時放出的有效熱量相對減少,會降低爐内燃燒溫度,并增加着火熱,不利于焦炭的燃盡,造成飛灰可燃物含量的升高。燃煤中灰分含量也會對燃燒産生影響,燃煤中的灰分不但不能燃燒,而且會降低燃煤的發熱量,灰分較多會使理論燃燒溫度降低,而且煤粒表面往往形成灰分外殼,妨礙煤中可燃質和氧氣接觸,使煤不易燃盡,飛灰可燃物含量增加;另外灰分多,還會使爐膛溫度下降,燃燒不穩定,也會使飛灰可燃物含量增加。 

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2、煤粉細度

   煤粉越細單位質量的煤粉表面積越大,湖南鍋爐公司認為加熱升溫、揮發分的析出着火及燃燒反應速度越快,因而着火越迅速,燃燒所需時間越短,燃燒越充分飛灰可燃物含量越低。另外若煤粉很細,顆粒外面的焦炭燃燒後,不易形成較大擴散阻力的灰殼。但煤粉過細又會使得制粉電耗增加,因此在鍋爐運行中,應綜合考慮不完全燃燒損失和制粉單耗的要求,使之達到小即尋找煤粉經濟細度,以保證較高的鍋爐效率和較低的飛灰可燃物含量。另外煤粉顆粒比較均勻時,飛灰可燃物含量也會相對減少。


3、鍋爐負荷

   鍋爐運行負荷降低時燃料消耗量減少,水冷壁的吸熱量随之也要減少,但相對每公斤燃料而言,水冷壁的吸熱量反而有所增加,從而使得爐膛平均溫度降低,揮發分釋放速度變慢,此時一次風量和總風量往往也偏低,燃燒過程在極為不利的條件下進行,影響煤粉的着火,造成飛灰可燃物含量上升;反之同樣的煤粉在高負荷時,供風量增大,雖然煤粒在爐内停留時間有所縮短,但會使爐膛的容積熱負荷增加,有更高的爐膛溫度水平,則容易燃盡,有利于降低飛灰可燃物含量。但鍋爐負荷也不是越高越好,因為過高的鍋爐負荷容易引起爐膛結焦,所以應對鍋爐負荷加以控制。


4、過量空氣系數

   過量空氣系數的調整與控制是降低 NOx 排放濃度的有效措施。低氧燃燒能降低爐内燃燒溫度,抑制 NOx 的生成,降低 NOx 排放。但若過量空氣系數較小,則煤粉在貧氧條件下燃燒,煤粉的燃盡度相應較小,造成爐膛出口處飛灰可燃物含量較大。随着過量空氣系數的增加,逐漸達到煤粉完全燃燒所需要的氧量值,爐膛出口處的飛灰可燃物含量逐漸降低。從燃燒的角度看,爐膛過量空氣系數存在一個佳值,随着爐膛出口過量空氣系數的提高,爐膛中氧氣濃度增加,煤粉燃燒反應速率增加,從而降低了飛灰可燃物含量。 


5、配風方式

   在保證一、二次風良好彙合的條件下,隻有合理分配一、二次風的風量,才能組織良好的燃燒過程。一次風速不能過大,若風速過大,其中的大顆粒可能因為動能過大而穿過燃燒區不能燃盡,造成飛灰可燃物含量增加;風速太小會使氣流無剛性,造成偏轉破壞爐内動力場,并且其卷吸高溫煙氣的能力下降,這都會造成不完全燃燒,此外風速太低還有可能造成堵管。

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6、爐内空氣動力場

    爐内保證良好的空氣動力場,不僅可以加強高溫煙氣回流,強化煤粉氣流的加熱,而且還可以使煤粉和空氣良好混合,保證煤粉的充分燃燒。這不僅對着火後的燃燒階段非常重要,而且對于燃盡階段也很重要。因為在燃盡階段,可燃質和氧氣的數量已減少,而且煤粉表面可能包裹有一層灰渣,通過加強混合擾動,可增加煤粉和空氣的接觸機會,有利于煤粉的完全燃燒,降低飛灰可燃物含量。 


7、熱風溫度 

   熱風溫度的高低直接關系到煤粉氣流的初溫和爐内的燃燒工況。對于同一台燃煤鍋爐,當其它條件相同時,通過提高熱風溫度可以提高煤粉氣流的初溫,使燃燒室壁面溫度增加,從而減少把煤粉氣流加熱到着火溫度所需的着火熱,有利于降低飛灰可燃物含量。相反如果熱風溫度較低,會增加煤粉燃燒的着火熱,同時也會使爐膛的溫度相應降低,則會降低爐膛溫度,影響煤粉的着火和燃盡,使得飛灰可燃物含量增加。


8、燃燒器的投運方式

   燃燒器的投運方式會影響 煤粉在爐膛中的停留時間,從而影響其燃盡率。當投運下部燃燒器時,煤粉在爐膛中的停留時間延長,故燃燒較充分飛灰可燃物含量就相應減少;反之飛灰可燃物含量就會增加。 


9、制粉系統的啟、停

   對于直吹式制粉系統,不論是前後牆布置還是四角布置的燃燒器,制粉系統的啟停就意味着不同層燃燒器投運方式的改變,其影響分析同 1。 


10、燃燒工況

    爐膛溫度和火焰中心的變化,改變了煤粉燃燒的外部條件,必然對飛灰可燃物産生影響。當爐溫較低火焰中心擡高時,煤粉燃盡程度差飛灰可燃物将增加;當爐溫較高火焰中心适宜時,飛灰可燃物将降低 。


二、降低飛灰可燃物含量的措施 

1、保證燃用煤的煤質

   按照煤質情況進行合理的配比摻燒。另外根據所用煤種,選擇合适的煤粉細度。


2、提供佳的過量空氣

    應綜合考慮排煙損失和機械不完全燃燒損失,使鍋爐在佳過量空氣系數下進行燃燒。供應充足而又适量的空氣是保證燃料完全燃燒的必要條件,佳過量空氣系數取決于爐型、燃料特性以及爐内工況和運行經驗等因素,一般通過燃燒調整試驗來确定。 


3、盡量提高爐膛溫度

    通過提高送風溫度來提高爐膛溫度。較高的爐溫可使煤粉着火加快,燃燒過程加快,燃燒容易趨于完全燃燒,有利于降低飛灰可燃物含量提高鍋爐效率。 


4、保證具有足夠的停留時間

    在一定爐溫下,一定細度的煤粉要有一定時間才能燃盡。煤粉在爐内的停留時間,主要取決于爐膛容積和單位時間内爐膛産生的煙氣量。适當地提高停留時間的措施有:投運下層燃燒器,選擇合适的過量空氣系數。 


5、保證爐内良好的空氣動力場

    選擇合适的一、二次風率、風速,使爐内形成良好的空氣動力場,使得煤粉和空氣良好混合,燃燒充分。 


6、不同的煤種配比,可以采用不同的配風方式。 


7、強化空氣和煤粉的良好擾動和混合

     煤粉燃燒作為多相燃燒反應,反應過程主要在煤粉表面進行,燃燒反應速度主要取決于煤粉的燃燒反應速度和空氣擴散到煤粉表面的擴散速度。因此要做到完全燃燒,在保證足夠高的爐溫和合适空氣量的前提下,還必須使煤粉和空氣能充分擾動、混合,及時将空氣輸送到煤粉燃燒表面上去,這要求燃燒器結構特性及其一、二次風必須良好配合,以及具備良好的爐内空氣動力場。


8、燃燒工況的調整

    增加鍋爐負荷時應遵循先增加風量後增加粉量的調整原則,防止爐内短時缺氧燃燒。在正常負荷下調整汽壓時應均勻地增減各給粉機的轉速和粉量,避免切投部分給粉機進行調整。風粉配比适當,保持較低的一次風速和一次風量,使煤粉進入爐膛後能迅速着火,火焰穩定且充滿程度好不偏斜。制粉系統開、停時操作要平緩,風源倒換時尤其應注意避免大幅度波動,減少對燃燒工況的影響。


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