單臺鍋爐年省22萬！揭秘補連塔煤礦煤粉爐改造的降本秘籍

2025年08月22日 17:09 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

灰渣殘碳率是指煤粉在燃燒過程中沒有完全燃燒部分所占的比例。灰渣殘碳率是衡量煤粉鍋爐燃燒效率的重要指標，灰渣殘碳率越小，煤粉燃燒效率越高，煤粉化學能轉化為熱能越好。

文章來源：《智能礦山》2025年第7期“革新·改造:中國煤科優秀QC成果專欄”

第一作者：王學文，主要從事粉體燃燒技術開發工作，2023年獲評煤炭行業優秀質量管理小組活動成果二級，2024年獲評煤炭行業優秀質量管理小組活動成果一級，2024年榮獲中國煤炭科工集團有限公司QC小組活動成果第8名。E-mail：1173620894@qq.com

作者單位：北京天地融創科技股份有限公司

引用格式：王學文，賈東亮，孟長芳，等. 降低煤粉爐灰渣殘碳率的改進措施[J].智能礦山，2025，6(7)：84-88.

點擊文末左下角閱讀原文，免費下載閱讀pdf全文

關注微信公眾號，了解更多礦山智能化建設進展

選擇課題與現狀調查

北京天地融創科技股份有限公司在國能神東煤炭補連塔煤礦（簡稱補連塔煤礦）煤粉鍋爐房共運行7臺蒸汽鍋爐，總計140 t/h產能，承擔著補連塔礦的生產和生活用熱供應。從2021—2022年的運行效果可知，部分鍋爐存在燃料燃燒不充分、灰渣殘碳率高等情況，導致鍋爐熱效率降低、能源浪費的現象。

為更好降低煤粉爐灰渣殘碳率，提高煤炭利用效率，降低鍋爐燃料成本，增加安全運行管控，QC小組分析補連塔煤礦煤粉爐的運行情況，針對性解決灰渣殘碳高的問題，以提高煤粉爐燃燒效率、能源利用率。

QC小組調查對比分析煤粉爐灰渣殘碳情況，并完成目標值測算。補連塔煤礦煤粉鍋爐房共有2臺40 t/h蒸汽鍋爐、5臺20 t/h蒸汽鍋爐。分析2022年各臺鍋爐灰渣殘碳率得出，20 t/h鍋爐灰渣殘碳率均高于40 t/h鍋爐，20 t/h鍋爐灰渣殘碳率平均值為16.27%，尤其#2鍋爐采暖季灰渣平均殘碳率為29.63%，40 t/h鍋爐灰渣殘碳率平均值為3.69%。為降低煤粉工業鍋爐整體的灰渣殘碳量，20t/h煤粉鍋爐為治理重點，2022年#1～7鍋爐灰渣殘碳率柱狀圖如圖1所示。

圖1 2022年#1～7鍋爐灰渣殘碳率柱狀圖

QC小組調查補連塔煤礦煤粉爐燃燒設備使用情況，存在燃燒器系統、供料系統、爐膛系統、操作人員業務能力不同等問題，燃燒設備在使用過程中部分存在使用缺陷，煤粉爐燃燒運行使用誤區統計如圖2所示。

圖2 煤粉爐燃燒運行使用缺陷統計

分析運行使用缺陷統計數據得出，煤粉爐燃燒運行系統的燃燒器系統、供料系統分別占缺陷總數約30%，爐膛系統缺陷約為20%，因此，針對此3項影響煤粉爐灰渣殘碳的主要因素，制定目標、分析原因、采取措施。

設定目標與原因分析

經過QC小組內部共同探討，5#鍋爐采用20 t/h鍋爐，采暖季運行期間灰渣月均殘碳率僅為8.75%，及時調整運行，各鍋爐灰渣殘碳率均能低于8%的目標均值。

圖3 #1～4鍋爐灰渣殘碳率均值目標

QC小組針對引起煤粉爐燃燒運行系統3項主要缺陷，細致討論并匯總歸類各類原因，最終得出10個末端原因包括：管理人員未專門培訓、預燃室和爐膛結焦及積灰、司爐工崗前培訓質量低、供料器供料不均勻、司爐工整體責任感偏低、燃燒器旋流強度大小不匹配、過量空氣系數調節不當、煤粉含灰量不穩定、煤粉細度的影響、鍋爐負荷的影響，并逐條確認10個末端因素，找出影響目標實現的主要因素，形成要因確認清單見表1。

表1 要因確認清單

QC小組成員逐一驗證10個末端原因，最終將預燃室和爐膛結焦及受熱面積灰、燃燒器旋流強度大小不匹配、入煤含灰量不穩定確認為要因。

（1）預燃室和爐膛結焦及受熱面積灰

調查現場預燃室和爐膛發現，煤粉爐燃燒運行過程中預燃室、爐膛、受熱面存在較嚴重的積灰結焦現象，尤其是預燃室出口結焦影響爐內空氣動力工況，鍋爐灰渣殘碳率增高，受熱面積灰結渣增加引風阻力，風機電耗增大，結渣使排煙溫度升高，導致鍋爐效率下降。

結焦較少的鍋爐和結焦較多的鍋爐灰渣殘碳率統計如圖4所示，結果表明2類鍋爐灰渣殘碳率均值、極差、標準偏差較大差異。各鍋爐結焦、積灰現場的鍋爐積灰結焦調查如圖5所示，判定預燃室和爐膛結焦及受熱面積灰為要因。

圖4 各爐灰渣殘碳率平均值、極差、標準偏差統計結果（#5爐結焦、積灰較少）

圖5 鍋爐積灰結焦調查

（2）燃燒器旋流強度不匹配

QC小組統計分析神東地區20 t/h鍋爐不同旋流強度的灰渣采樣化驗結果，發現不同旋流強度下灰渣殘碳率差異較大，在統計時間內Sn=2.1時，灰渣殘碳率均值為13.18%，Sn=1.0時，灰渣殘碳率均值為2.36%，差值為10.82%，極差差值和標準偏差差值分別為20.12%、5.68%。因此，燃燒器旋流強度對鍋爐灰渣殘碳率影響較大為要因。

（3）煤粉含灰量不穩定

QC小組成員以煤質中關鍵指標之一原煤收到基灰分含量為檢驗指標，統計時間內灰渣殘碳率和原煤收到基灰分含量，利用散點圖分析得出，散布圖擬合直線R2=0.9 926>0.99，擬合度較好，據相關系數審定表可知，r=0.9 962≥r（19）=0.4 555，呈強正相關，煤粉含灰量對灰渣殘碳率影響程度較大為要因，原煤收到基灰分含量與灰渣殘碳率的散布如圖6所示。

圖6 原煤收到基灰分含量與灰渣殘碳率的散布

制定并實施對策

針對預燃室和爐膛結焦及受熱面積灰、燃燒器旋流強度大小不匹配、入煤含灰量不穩定確認的3個要因，QC小組討論并制定了對策，在煤粉爐燃燒運行過程中措施落實到位。制定對策清單見表2，實施的3項改進措施如圖7所示。

表2 制定對策清單

圖7 實施的3項改進措施

（1）通過前置預燃室整體，并在預燃室內部設置噴吹管，在鍋爐上安裝激波吹灰器，定期清理預燃室、鍋爐受熱面上的積灰。

（2）通過冷態下煙花試驗和熱態驗證，確定適合燃燒器的旋流強度；優化改造燃燒器中導流罩結構，使得進入風箱的空氣均勻分布。

（3）加強制粉站來煤質量的化驗監測，停止輸送不符合入煤質量要求煤粉，供應；增加化驗頻次，多部位采樣，保證化驗結果的準確性。通過實施降低了灰渣殘碳率，完成措施目標。

效果檢驗與鞏固措施

對策實施后，煤粉爐灰渣殘碳率相比對策實施前，各類數據得到了有效降低。實施改造措施后#1～4爐灰渣殘碳率均值為7.051%，比目標值縮減了12%，超額完成了預期目標，活動前后煤粉爐各爐灰渣殘碳率均值對比分析如圖8所示。

圖8 活動前后煤粉爐各爐灰渣殘碳率均值對比分析

鍋爐運行過程中的燃燒效率由76%提高到86%，1臺20 t/h鍋爐每采暖季煤粉用量約為9 500 t，對策實施后可節約煤粉190 t，按當年煤粉采購市場價1 200元/t計算，可節約成本22.8萬元，4臺鍋爐可節約成本91.2萬元，通過提高鍋爐能效，節約燃料成本，提升了企業的經濟效益。

QC活動達到了預期效果，為進一步鞏固所取得的成果，采取以下4項措施。

（1）加強現場質量監控，對于重要工序實施事先做好預控措施。

（2）強化技術交底，加強班組員工的責任意識和質量意識。

（3）推廣本次活動成果，形成了作業指導書，確保成果的延續性。

（4）鞏固煤粉爐灰渣殘碳率的改進成果，鞏固期20 t/h灰渣殘碳率為#1爐為6.89%、#2爐為8.21%、#3爐為5.74%、#4爐為6.21%，對策實施后，鞏固期各爐灰渣殘碳率均超過目標值，QC活動效果顯著。

結語

QC小組針對補連塔煤礦煤粉鍋爐灰渣殘碳率高的問題，確認預燃室結焦積灰、燃燒器旋流強度不匹配及煤粉含灰量不穩定為主要影響因素。通過前置預燃室并安裝激波吹灰器、優化燃燒器導流罩結構、強化制粉站煤質監測等措施，使20 t/h鍋爐灰渣殘碳率從16.27%降至7.051%，燃燒效率由76%提升至86%，單臺鍋爐每采暖季節約煤粉190 t，4臺合計年節約燃料成本91.2萬元，驗證了QC小組的方法在工業鍋爐能效提升中的有效性與經濟性。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領域產學研用新進展的綜合性技術刊物。

主編：王國法院士

投稿網址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯系人：李編輯 010-87986441

郵發代號：82-476

往期薦讀