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[摘 要]飞灰含碳量是反映锅炉燃烧效率的重要指标，是锅炉燃烧调整水平的最高体现。飞灰含碳量大不仅增加燃料消耗量，影响电厂效益，而且飞灰中的碳增加对锅炉尾部受热面的磨损，降低其使用寿命，对锅炉的安全运行造成很大的威胁。本文针对掺烧高硫煤后飞灰含碳量大进行了分析，采取了一些调整措施以及相关试验工作，积累了些经验。
[Abstract]the carbon content of fly ash is an important index to reflect the combustion efficiency of the boiler， is the highest expression level of boiler combustion adjustment. The carbon content of fly ash not only increase fuel consumption， influence power plant efficiency， and carbon in fly ash is increased on the boiler tail heating surface wear， reduce its service life， pose a great threat to the safe operation of the boiler. Aiming at the mixed burning high sulfur coal fly ash carbon content are analyzed， some measures of adjustment and test work， accumulated some experience.
[关键词]锅炉飞灰含碳量原因分析对策
[Keyword]analysis of the carbon content of fly ash of boiler
一、锅炉飞灰含碳量高的原因分析
1、煤种影响。近几年，我公司实际燃用煤种挥发分低、灰分大，且煤质变化频繁。煤的挥发分降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热增大，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，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发热，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，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。
2、煤粉细度的影响。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，降低煤粉细度是降低飞灰可燃物的有效措施。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，着火越缓慢，煤粉燃烬所需时间越长，飞灰可燃物含量增大；另一方面提高煤粉的均匀性，也有利于煤粉的完全燃烧，较粗的煤粉若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。近期掺烧高硫煤，煤质差、硬度大，磨煤机磨辊磨损后，研磨出力不足，为满足负荷需要，人为提高一次风压，通风出力增加后，煤粉变粗，导致飞灰可燃物含量偏高。再者由于负荷较高时煤量较大，各磨煤机研磨能力下降，同时磨一次风风量大，导致煤粉颗粒较粗，影响煤粉充分燃烧。
3、一次风速的影响。一次风速低，易造成一次风管堵塞，还可能烧坏燃烧器。一次风温高，煤粉气流达到着火点所需热量减少，着火点提前。应经常观察煤粉的着火情况，控制煤粉的着火距离在200～300mm。根据煤粉着火、回火情况及时调整。一次风速过高直接导致煤粉气流的着火点偏远，着火推迟，燃烧过程缩短。既不利于稳燃，又影响了燃烬；另外一次风速过高，四角切圆直径变小，火焰不能均匀的充满炉膛，炉膛中心烟气流速过快，缩短了煤粉的炉内停留时间。造成炉内温度分布不均匀和烟气流速不均匀。不利于稳定着火和燃烧。
4、一、二次风配合影响。二次风混入一次风的时间要合适。如果在着火前混入，则着火延迟；如果过迟混入，则着火后的燃烧缺氧。二次风一下子全部混入一次风对燃烧也是不利的，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入则会降低火焰温度，燃烧速度减慢，甚至造成熄火。二次风速一般应大于一次风速。二次风速比较高时，才能使空气与煤粉充分混合；二次风速又不能比一次风速大太多，否则会迅速吸引一次风，使混合提前，影响着火。总之，二次风混入应及时而强烈，才能使混合充分，燃烧迅速而完全。燃用低挥发分煤时，应提高一次风温，适当降低一次风速，选用较小的一次风率，这对煤粉的着火燃烧有利。
5、磨煤机出口风粉混合物温度。我公司磨煤机出口风粉混合物温度正常运行时应控制在80℃，由于夏季雨天较多，加上煤质变化频繁，燃煤水分含量高，磨煤机出口温度经常在70-80℃之间摆动，有时甚至低于70℃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。
6、磨煤机运行方式的改变。合理的磨煤机运行方式直接影响到炉膛温度，炉膛内的火焰集中程度，火焰中心位置，为保证机组再热蒸汽参数在规定范围内运行，运行调整时改变磨煤机的运行方式，四台磨运行时，优先选用上四层制粉系统，导致炉膛火焰中心上移，在配风不合理的情况下，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。
二、针对掺烧高硫煤种的试验情况
从运行试验来看，高硫煤种对锅炉飞灰可燃物影响较大，从燃烧调整上虽采取一定手段控制，从对比试验上分析，有一定效果，但飞灰仍时大时小。在停止掺烧高硫煤试验阶段，连续5个班飞灰基本正常（飞灰能控制在0.5左右），说明该煤种的掺烧是飞灰增大的主要原因，该煤种接近贫煤，所需着火热高，燃烧时火焰短且持续时间长。与我司适烧煤种性质偏差较大。 三、降低锅炉飞灰含碳量的措施
通过对影响飞灰含碳量种种因素的分析以及经过燃烧调整试验，运行中可采取以下措施加以改善：
1、适当降低一次风速。一次风速降低有导致一次风管堵塞的危险。所以在降低风煤比的同时应控制磨煤机的最低一次风量不能低于18m3/s。机组带固定负荷时，一次风母管压力随磨煤机出力动态调整，尽量降低一次风压，在满足磨煤机风量调整的前提下，一次风母管运行压力按任一台运行磨煤机热风调门开度达到100%，或者一次风母管压力已降至6.0KPA为止。磨煤机加负荷时可先提高一次风母管压力预加风然后加煤量，以防堵煤。
3、控制合适的煤粉细度，优化磨煤机运行方式。采取下层磨高出力运行，上层磨低出力运行，即所谓的正宝塔式给煤，使煤粉颗粒在炉内燃烧有充足的时间。其次，机组长期运行，磨煤机磨辊磨损严重，研磨出力下降，使煤粉细度变大，导致煤粉未完全燃烧。检修应加强磨煤机的检修工作，以适应煤质变化后对煤质研磨力的要求，达到提高煤粉均匀性的目的。运行方式和调整上应注意控制单台磨煤机煤量不大于33t/h，加强对磨煤机运行工况监视，控制磨煤机入口风量控制范围为22-30m3/s，其对应煤量为20-35T/H，二者按线性同步变化保持风煤比在2.3-1.7之间，控制磨煤机出口风压小于4.0KPA，调整原则是低负荷（磨煤机负荷）取较低风速，高负荷取较高风速。
4、采用束腰配风方式。采用束腰配风（两头大、中间小方式）可以压住火焰，不使火焰上飘，减缓了烟气的流速，延长了煤粉在炉内的停留时间。这相当于增加了煤粉的燃烧时间，对燃烬有利。锅炉炉膛负压适当控制在-50Pa至-100Pa之内，使煤粉在炉膛内有足够的燃烧时间。严密关闭各孔、门，保持水封正常。减小锅炉漏风。
5、适当提高磨煤机出口风粉混合物温度及炉膛风箱差压。运行中控制磨煤机出口温度在80℃左右并适当提高炉膛风箱差压（比正常差压值提高0.1～0.2KPa），以提高二次风刚性，提高对高温烟气的卷吸能力，使空气与煤粉充分混合，提高煤粉气流温度，目的是燃烧阶段强化燃烧。
6、加强空预器吹灰。尤其是在掺烧高硫煤期间，加强空预器吹灰工作，防止堵灰，提高传热效果，提高一、二次风温度。
7、改善锅炉掺配煤工作。燃煤在进入锅炉前应进行“炉前分析，二次配煤”，使所得混煤的特性参数，接近设计煤种，以适应锅炉的充分燃烧。特别是要控制好低水分、低挥发分、不易磨制、较难着火的高硫煤种的掺烧比例（目前掺烧比例为10%）以及掺烧的均匀性，建议高硫煤种在中下层磨煤机上进行掺烧，以延长燃烬区，达到提高燃烬率的目的。低负荷时炉温较低，高硫煤种更难着火，应尽量避免掺烧高硫煤等劣质煤种。
四、结论
经过试验得出结论，首先必须加强锅炉的配煤工作，使混烧煤质尽可能接近设计煤质，其次从一次风速、煤粉细度、热风温度、配风等方面根据具体机组特性和实际情况，全面考虑，合理调整，降低飞灰含碳量，节约能源，保障锅炉高效运行。
参考文献：
[1]《宝鸡第二发电厂有限责任公司集控主机运行规程》2009
[2]《宝鸡第二发电有限责任公司锅炉辅机运行规程》2009
[3]《燃烧理论基础》出版社：哈尔滨工程大学出版社作者：万俊华出版年：2007年11月
[4]电站锅炉运行与燃烧调整（第二版）出版社：中国电力出版社作者：黄新元
[5]《燃煤锅炉机组》，中国电力出版社出版
[Abstract]the carbon content of fly ash is an important index to reflect the combustion efficiency of the boiler， is the highest expression level of boiler combustion adjustment. The carbon content of fly ash not only increase fuel consumption， influence power plant efficiency， and carbon in fly ash is increased on the boiler tail heating surface wear， reduce its service life， pose a great threat to the safe operation of the boiler. Aiming at the mixed burning high sulfur coal fly ash carbon content are analyzed， some measures of adjustment and test work， accumulated some experience.
[关键词]锅炉飞灰含碳量原因分析对策
[Keyword]analysis of the carbon content of fly ash of boiler
一、锅炉飞灰含碳量高的原因分析
1、煤种影响。近几年，我公司实际燃用煤种挥发分低、灰分大，且煤质变化频繁。煤的挥发分降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热增大，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，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发热，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，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。
2、煤粉细度的影响。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，降低煤粉细度是降低飞灰可燃物的有效措施。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，着火越缓慢，煤粉燃烬所需时间越长，飞灰可燃物含量增大；另一方面提高煤粉的均匀性，也有利于煤粉的完全燃烧，较粗的煤粉若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。近期掺烧高硫煤，煤质差、硬度大，磨煤机磨辊磨损后，研磨出力不足，为满足负荷需要，人为提高一次风压，通风出力增加后，煤粉变粗，导致飞灰可燃物含量偏高。再者由于负荷较高时煤量较大，各磨煤机研磨能力下降，同时磨一次风风量大，导致煤粉颗粒较粗，影响煤粉充分燃烧。
3、一次风速的影响。一次风速低，易造成一次风管堵塞，还可能烧坏燃烧器。一次风温高，煤粉气流达到着火点所需热量减少，着火点提前。应经常观察煤粉的着火情况，控制煤粉的着火距离在200～300mm。根据煤粉着火、回火情况及时调整。一次风速过高直接导致煤粉气流的着火点偏远，着火推迟，燃烧过程缩短。既不利于稳燃，又影响了燃烬；另外一次风速过高，四角切圆直径变小，火焰不能均匀的充满炉膛，炉膛中心烟气流速过快，缩短了煤粉的炉内停留时间。造成炉内温度分布不均匀和烟气流速不均匀。不利于稳定着火和燃烧。
4、一、二次风配合影响。二次风混入一次风的时间要合适。如果在着火前混入，则着火延迟；如果过迟混入，则着火后的燃烧缺氧。二次风一下子全部混入一次风对燃烧也是不利的，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入则会降低火焰温度，燃烧速度减慢，甚至造成熄火。二次风速一般应大于一次风速。二次风速比较高时，才能使空气与煤粉充分混合；二次风速又不能比一次风速大太多，否则会迅速吸引一次风，使混合提前，影响着火。总之，二次风混入应及时而强烈，才能使混合充分，燃烧迅速而完全。燃用低挥发分煤时，应提高一次风温，适当降低一次风速，选用较小的一次风率，这对煤粉的着火燃烧有利。
5、磨煤机出口风粉混合物温度。我公司磨煤机出口风粉混合物温度正常运行时应控制在80℃，由于夏季雨天较多，加上煤质变化频繁，燃煤水分含量高，磨煤机出口温度经常在70-80℃之间摆动，有时甚至低于70℃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。
6、磨煤机运行方式的改变。合理的磨煤机运行方式直接影响到炉膛温度，炉膛内的火焰集中程度，火焰中心位置，为保证机组再热蒸汽参数在规定范围内运行，运行调整时改变磨煤机的运行方式，四台磨运行时，优先选用上四层制粉系统，导致炉膛火焰中心上移，在配风不合理的情况下，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导致飞灰含碳量增加。
二、针对掺烧高硫煤种的试验情况
从运行试验来看，高硫煤种对锅炉飞灰可燃物影响较大，从燃烧调整上虽采取一定手段控制，从对比试验上分析，有一定效果，但飞灰仍时大时小。在停止掺烧高硫煤试验阶段，连续5个班飞灰基本正常（飞灰能控制在0.5左右），说明该煤种的掺烧是飞灰增大的主要原因，该煤种接近贫煤，所需着火热高，燃烧时火焰短且持续时间长。与我司适烧煤种性质偏差较大。 三、降低锅炉飞灰含碳量的措施
通过对影响飞灰含碳量种种因素的分析以及经过燃烧调整试验，运行中可采取以下措施加以改善：
1、适当降低一次风速。一次风速降低有导致一次风管堵塞的危险。所以在降低风煤比的同时应控制磨煤机的最低一次风量不能低于18m3/s。机组带固定负荷时，一次风母管压力随磨煤机出力动态调整，尽量降低一次风压，在满足磨煤机风量调整的前提下，一次风母管运行压力按任一台运行磨煤机热风调门开度达到100%，或者一次风母管压力已降至6.0KPA为止。磨煤机加负荷时可先提高一次风母管压力预加风然后加煤量，以防堵煤。
3、控制合适的煤粉细度，优化磨煤机运行方式。采取下层磨高出力运行，上层磨低出力运行，即所谓的正宝塔式给煤，使煤粉颗粒在炉内燃烧有充足的时间。其次，机组长期运行，磨煤机磨辊磨损严重，研磨出力下降，使煤粉细度变大，导致煤粉未完全燃烧。检修应加强磨煤机的检修工作，以适应煤质变化后对煤质研磨力的要求，达到提高煤粉均匀性的目的。运行方式和调整上应注意控制单台磨煤机煤量不大于33t/h，加强对磨煤机运行工况监视，控制磨煤机入口风量控制范围为22-30m3/s，其对应煤量为20-35T/H，二者按线性同步变化保持风煤比在2.3-1.7之间，控制磨煤机出口风压小于4.0KPA，调整原则是低负荷（磨煤机负荷）取较低风速，高负荷取较高风速。
4、采用束腰配风方式。采用束腰配风（两头大、中间小方式）可以压住火焰，不使火焰上飘，减缓了烟气的流速，延长了煤粉在炉内的停留时间。这相当于增加了煤粉的燃烧时间，对燃烬有利。锅炉炉膛负压适当控制在-50Pa至-100Pa之内，使煤粉在炉膛内有足够的燃烧时间。严密关闭各孔、门，保持水封正常。减小锅炉漏风。
5、适当提高磨煤机出口风粉混合物温度及炉膛风箱差压。运行中控制磨煤机出口温度在80℃左右并适当提高炉膛风箱差压（比正常差压值提高0.1～0.2KPa），以提高二次风刚性，提高对高温烟气的卷吸能力，使空气与煤粉充分混合，提高煤粉气流温度，目的是燃烧阶段强化燃烧。
6、加强空预器吹灰。尤其是在掺烧高硫煤期间，加强空预器吹灰工作，防止堵灰，提高传热效果，提高一、二次风温度。
7、改善锅炉掺配煤工作。燃煤在进入锅炉前应进行“炉前分析，二次配煤”，使所得混煤的特性参数，接近设计煤种，以适应锅炉的充分燃烧。特别是要控制好低水分、低挥发分、不易磨制、较难着火的高硫煤种的掺烧比例（目前掺烧比例为10%）以及掺烧的均匀性，建议高硫煤种在中下层磨煤机上进行掺烧，以延长燃烬区，达到提高燃烬率的目的。低负荷时炉温较低，高硫煤种更难着火，应尽量避免掺烧高硫煤等劣质煤种。
四、结论
经过试验得出结论，首先必须加强锅炉的配煤工作，使混烧煤质尽可能接近设计煤质，其次从一次风速、煤粉细度、热风温度、配风等方面根据具体机组特性和实际情况，全面考虑，合理调整，降低飞灰含碳量，节约能源，保障锅炉高效运行。
参考文献：
[1]《宝鸡第二发电厂有限责任公司集控主机运行规程》2009
[2]《宝鸡第二发电有限责任公司锅炉辅机运行规程》2009
[3]《燃烧理论基础》出版社：哈尔滨工程大学出版社作者：万俊华出版年：2007年11月
[4]电站锅炉运行与燃烧调整（第二版）出版社：中国电力出版社作者：黄新元
[5]《燃煤锅炉机组》，中国电力出版社出版