摘要：粉煤灰亦称飞灰，它既是一种固体废弃物，同时也是一种具有潜在价值的人造火山灰资源。在我公司，粉煤灰是电厂煤粉锅炉产物，是循环产业链中的主要物料之一。在确定一系列控制指标后，作为水泥制成的活性混合材使用，实现固废的有效利用。在实际运行过程中，因煤质及锅炉生产工艺控制不当等一系列问题引起粉煤灰烧失量较高，对水泥生产线的正常使用造成了较大的影响。我公司针对该问题，进行了多方面的探索和尝试，结合生产实际最终得出了一套可靠的解决方案。 关键词：粉煤灰 锅炉 混合材 烧失量
1、前言
当粉煤灰应用于水泥、混凝土中时，疏松多孔的碳颗粒使水泥和混凝土的强度降低。同时，疏松多孔的碳颗粒易吸附水分，也会降低水泥制品的抗冻融性及抗渗性。此外，用高烧失量的粉煤灰作为混合材配比较高时，还会影响出厂水泥的烧失量。总体上讲，降低粉煤灰的烧失量，不仅可以提高粉煤灰的利用价值，还能还能有效降低电厂发电煤耗。在当前固废处置及能源管控的背景下，降低粉煤灰的烧失量具有重要的意义。
2、粉煤灰的产出及使用情况
标本缸2.1粉煤灰的产、质量情况
我公司电厂为自备电厂，装机容量为4×125MW，配套的锅炉为华西能源公司制造的高温、高压、自然循环∏型布置、单汽包室内布置、紧身封闭、四角切圆燃烧、固态排渣的电站锅炉，用于公司蒸汽供应及配125MW汽轮发电机发电。年产生粉煤灰约为14万吨，公司电厂粉煤灰与外购粉煤灰质量指标对比如下： 表1 粉煤灰化学分析结果对比
真空管道磁悬浮列车
稻壳发电物料 | CaO% | SiO2% | Al2O3% | Fe2O3% | MgO% | 烧失量% | 碱% |
电厂粉煤灰 | 方艺蒙8.17 | 52.36 | 16.98 | 3.19 | 1.74 粉煤灰烧失量 | 9.83 | 2.56 |
外购粉煤灰 | 6.29 | 53.45 | 17.17 | 7.42 | 1.89 | 2.67 | 2.61 |
| | | | | | | |
由表1对比得出，公司电厂粉煤灰烧失量远高于外购粉煤灰烧失量，其他组分受煤质影响，也有较大的不同。
2.2粉煤灰的使用情况
电厂产出的粉煤灰用于水泥装置，作为水泥混合材使用。水泥装置设计规模为年产通用硅酸盐水泥220万吨，实际受地方气候影响，水泥粉磨装置运行率偏低，冬季处于停运状态。结合粉煤灰产量，生产过程中该粉煤灰在水泥配比可达7%左右，水泥生产线粉煤灰配比一般为14%左右，因此剩余7%的粉煤灰还需外购，两种粉煤灰成分偏差较大也会对水泥质量造成影响。由此核算单使用电厂粉煤灰就可导致出厂水泥烧失量约可增加0.6%以上。另外，由于烧失量较高的缘故，用户在拌和过程中会出现黑漂浮物的情况，对水泥的质量指标影响较大。
3、粉煤灰烧失量偏高的原因
当煤粉气流在炉膛内的燃烧和燃尽过程不充分时,势必会造成煤粉未完全燃烧，热损失较大的现象,表现结果为粉煤灰烧失量升高。经分析论证，我公司粉煤灰烧失量高的原因主要表现为以下：
3.1煤粉细度偏粗
公司锅炉匹配的磨煤机为HP663碗式磨煤机，煤粉细度设计值为R90=22%。受原煤水份及粒度影响，在实际运行过程中煤粉细度合格率较低，整体偏粗于设计值，对其锅炉内的燃烧和燃尽性能有较大影响。煤粉颗粒粒径越大,其燃尽性能越差,在炉内风速不变的情况下，势必造成煤粉不完全燃烧损失增大,粉煤灰烧失量升高,致使锅炉效率较低。另外，煤粉细度偏粗会加剧制粉系统管道磨损，煤粉燃烧不完全会造成水平烟道和尾部烟道受热面磨损加剧，系统维护费用增加。
3.2煤质不稳定
煤粉燃烧是在挥发份燃烧完之后才开始焦炭燃烧的过程，挥发分越高煤粉越容易燃烧，反之燃烧速率降低。受多方面影响，我公司用煤为多家煤矿供应，各家煤质均有所差异（详见表2），另外即使是同一家煤矿，受采煤面更换影响煤质也会出现波动。用煤煤质变化较大时,煤粉挥发分、水分、灰分和发热量等主要指标不稳定,从而对煤粉的完全燃烧产生很大的影响，锅炉工艺控制操作难度增加，导致粉煤灰烧失量增高。
3.3工艺控制不当
煤粉的燃烧主要影响因素为燃烧速率和炉内停留时间，主要通过合理控制一次风、二次风以及热风温度来进行匹配。首先是一次风风速的影响，对于直吹式制粉系统，一次风风速偏高后会造成煤粉气流的着火点偏远，燃烧过程缩短，炉内温度分布及烟气流速不均匀，不利于稳定燃烧。另外，较大颗粒的煤粉会获得更大的动能，从而使该部分煤粉燃尽率降低；其次是二次风量的影响，锅炉燃烧所需的氧量供应主要来自二次风如果二次风量偏小势必影响炉内的燃烧工况,使炉内易出现缺氧燃烧现象，导致粉煤灰烧失量增加；最后是热风温度的影响，热风温度低煤粉气流的初温就低，从而把煤粉气流加热到着火温度所需的热能需求增多，炉膛温度偏低，致使炉内煤粉燃烧速率降低，粉煤灰烧失量升高。
4.优化控制措施及方案
文具盒生产过程4.1对磨煤机分离器进行改造
改造前，磨煤机采用挡板式的静态离心式分离器，不能实现在线调整，煤粉细度控制不理想，均匀性差，细度合格率仅为52.44%。将磨煤机挡板式静态离心分离器改为变频式皮带传动旋转分离器，加装转子体、转子体驱动装置、旋转分离器顶盖装置等。根据煤粉细度情况和锅炉燃烧情况，在DCS通过变频器控制分离器转速，将粗颗粒煤粉有效分离下来进
行二次粉磨。改造完成后，煤粉细度合格率达到了90%以上，煤粉的粒径均匀性和细度合格率均得到了较大的提升。
4.2 规范工艺控制
根据历年运行情况进行总结，优化工艺参数控制，实现温度、风量、煤量匹配化。首先是提高一、二次风温度，防止由于空气预热器差压大而造成的引风机出力不足，从而限制锅炉总进风量，适当的降低锅炉负压，使煤粉在炉膛内有足够的燃烧时间，另外同时做好各孔、门的密封，减小锅炉漏风；其次是供应适量的空气是保证燃料完全燃烧，助燃空气过量时会导致炉内温度降低，不足时会造成煤粉燃烧不完全，因此需确定最佳空气过剩系数进行调整；最后是控制煤粉在炉内的停留时间，煤粉炉内停留时间是指煤粉从燃烧器出口到炉膛出口运动的总时间，在炉温、煤粉细度一定的情况下，煤粉在该时间段内应完成着火、燃烧以至燃烬的过程，这样才能使得煤粉燃烧完全。
4.3 严格把控原煤入场及使用优化
制定原煤入场验收标准，严格按照该标准的相关指标要求进行原煤入场的管控，确保原煤
质量稳定。公司原煤采购主要来源于两个较大的煤矿，一处为直接从煤矿洗选中心用胶带输送至公司原煤筒仓，另一处为汽运拉至原煤堆棚，两种原煤热值偏差较大。根据锅炉用煤情况，结合两种原煤的供应量，计算出不同原煤的上煤比例。筒仓煤通过底部皮带秤计量，堆棚原煤由装载机运至受煤口，通过调整受煤口底部棒条阀开度进行控制。两种原煤搭配使用后，通过原煤仓、磨煤机基本可以达到混合均匀。另外，在公司水泥装置的使用方面也进行调整，电厂粉煤灰和外购粉煤灰分别存入不同的筒仓库，便于控制电厂粉煤灰的配比。
5.结论
通过上述改造及管理优化，公司电厂粉煤灰烧失量由原来的9%降低至4.3%左右，在满足水泥装置使用要求的同时也降低了发电煤耗，据统计发电标煤耗降低了15 g/kw·h。全年发电按照36亿度进行核算，年可节约标准煤54000吨，在提升粉煤灰品质的同时也提高了煤炭的利用率。目前，公司电厂粉煤灰烧失量在行业中仍然偏高，后期计划引入燃煤催化剂，进一步提高锅炉的燃尽率，力争粉煤灰烧失量降低至1.5%以下。
参考文献：
[1]赵岩峰，300MW燃煤机组飞灰含碳量高的原因分析与对策[J].中国新技术新产品, 2016（04）：77-78
2014(02):214-215
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