机械不完全燃烧热损失原因及措施

机械不完全燃烧热损失原因及措施

徐显毅

中油电能热电二公司

摘 要：热电二公司五台锅炉运行过程中，存在着机械不完全燃烧损失较大的现象。本文从褐煤特性及机械不完全燃烧产生的机理入手，从煤粉细度、运行方式、配风调节等角度分析产生的原因以及解决措施。

关键词：灰渣；不完全燃烧；煤粉细度； 配风方式

热电二公司五台锅炉在运行过程中，存在着机械不完全燃烧损失较大的现象。尤其是在改造成低氮燃烧器后，主燃烧区缺氧燃烧，温度降低，机械不完全燃烧损失进一步增大。而根据褐煤的特性高水分（15-60%）、高挥发分、燃点低、热值低的特点，减少不完全燃烧应从改善炉内空气动力场、提高炉内温度、煤粉细度入手。

1 煤粉颗粒较大的影响及解决办法

根据锅炉燃烧热力学计算，煤粉的完全燃烧时间与煤粉颗粒直径的1-2次方成正比，煤粉在炉膛的燃烧时间很短一般。煤粉要想完全燃烧，粉粒直径必须在100μm以下才可以做到。因此，煤粉细度的大小直接影响机械不完全燃烧热损失的变化。煤粉越细, 越均匀, 则与空气接触的单位质量的煤粉面积与体积增大,燃烧就越充分, 热损失就越小。对于褐煤来说，合适经济的煤粉细度可以按照以下公式来确定：

R₉₀=V_ar(1+n)

式中：V_ar 为燃煤收到基挥发分；n为常数，当V_ar ＞18%时，n=0.2,当V_ar ＜18%时，n=0.15。

热电二公司采用的是风扇磨煤机。风扇磨存在着出粉较粗及检修时间间隔短、打击板磨损速度较快的特性。在风扇磨刚检修完毕时，通风出力较大，容易把较大的煤粉颗粒带入炉膛；随着运行时间的增长，打击磨制能力下降及回粉管、分离器被杂质堵塞等现象，都导致煤粉大颗粒度增加。在实际运行中，由于原煤杂质较多，风扇磨煤机运行300小时左右时，回粉管和分离器就被杂物堵塞，导致不合格的粗粉无法回到磨煤机继续磨制而是被带入进入炉膛中。因此预防回粉管和分离器被杂物堵塞，即预防杂物进入磨煤机是预防回粉管堵塞最便捷的方法。

另外，及时调整分离器挡板至合适的位置使分离器出口煤粉细度在合格范围内也会减少不完全燃烧比率。依据磨煤机出力来调节分离器挡板以保证锅炉随时得到合适的煤粉细度。

2 风粉分配不均的影响。

所谓风粉分配不均是指以下：

1、分配到各个喷嘴的风量和粉量不均，导致各燃烧器风煤比失调。

2、同一喷嘴上煤粉浓度和颗粒度分布不均，引起局部缺氧、着火困难、燃烧不稳定、喷口局部烧坏、炉内局部结焦等，（煤粉均匀性，同一根一次风管中，上部煤粉较细、下部煤粉较粗）如果各燃烧器的风粉分配不均，势必会造成某些燃烧器缺风和某些燃烧器缺煤的现象。而燃烧器的负荷分配影响到锅炉炉内空气动力场和温度场。当风粉分布不均时，会产生炉膛火焰偏斜；一次风管内气粉流动会因风粉分配不均，造成风煤比失调、机械不完全燃烧热损失增大。对于直吹式制粉系统来说，制粉和燃烧系统中的风粉分配不均匀的问题更加突出。

产生风粉不均的原因有：

1、进入每个喷燃器的粉量不同。

2、配风未能根据实际需求分配。对于#3、4、5炉来说，正常运行时一般需要四台制粉系统运行。由于磨煤机检修、煤斗自燃等原因经常性发生偏角运行，使得炉膛火焰中心偏向于一侧或一角甚至整体火焰分散没有形成设计的切圆燃烧方式。

加强磨煤机的煤量检测，及时调整每台磨煤机进煤量以尽量做到出力均匀，防止单台磨煤机煤量过大或过小，出现超载现象。当进入磨煤机的煤量过大或过小时都会增加煤粉中大颗粒的数量。在热电二公司锅炉运行过程中，每台磨煤机煤量的控制都是司炉按照经验调整，往往由于给煤机煤层厚度不同等原因无法确定每台磨煤机的煤量，因此也就很难做到出力均匀合理。我们可以参照油田热电厂四号锅炉的给煤机，为每台给煤机安装称重仪，及时掌握和调整每台磨煤机进煤量，做到合理经济运行。

3 配风方面

我公司改造为空气分级低氮喷燃器之后，为降低氮氧化物的生成，在炉膛的主燃烧区为缺氧燃烧氛围，使燃烧区域的温度低于原有的温度，煤粉着火和燃烧速度均降低，这都导致不完全燃烧损失增大。

炉膛过量空气系数减少后, 煤粉颗粒接触到的氧减少, 碳的氧化速度减慢, 煤粉燃尽程度降低, 不完全燃烧热损失增大;同时, 空气量的减少, 在还原性与半还原性气氛下, 炉膛结渣的可能性增大, 使得煤粉颗粒的比表面积减少, 加剧了不完全燃烧。

根据西安电科院对#5炉试验做出的配风卡，配风上降低机械不完全燃烧可以根据以下配风

表1 #5炉配风

结束语

将控制煤粉和调整配风的方式减少机械不完全燃烧的措施应用在燃烧调整上，在经过运行一段时间取样分析结果来看，飞灰、灰渣含碳量会在一定范围内波动。但在煤粉细度合格的条件下，五台锅炉飞灰、灰渣含碳量基本能保持在要求范围内。因此通过控制措施可以提高锅炉的燃烧效率, 提高锅炉运行的经济性, 保持机组的长期稳定安全经济运行。

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