单台锅炉年省22万！揭秘补连塔煤矿煤粉炉改造的降本秘籍

2025年08月22日 17:09 智能矿山杂志责编：戚金荣作者：智能矿山杂志

灰渣残碳率是指煤粉在燃烧过程中没有完全燃烧部分所占的比例。灰渣残碳率是衡量煤粉锅炉燃烧效率的重要指标，灰渣残碳率越小，煤粉燃烧效率越高，煤粉化学能转化为热能越好。

文章来源：《智能矿山》2025年第7期“革新·改造:中国煤科优秀QC成果专栏”

第一作者：王学文，主要从事粉体燃烧技术开发工作，2023年获评煤炭行业优秀质量管理小组活动成果二级，2024年获评煤炭行业优秀质量管理小组活动成果一级，2024年荣获中国煤炭科工集团有限公司QC小组活动成果第8名。E-mail：1173620894@qq.com

作者单位：北京天地融创科技股份有限公司

引用格式：王学文，贾东亮，孟长芳，等. 降低煤粉炉灰渣残碳率的改进措施[J].智能矿山，2025，6(7)：84-88.

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选择课题与现状调查

北京天地融创科技股份有限公司在国能神东煤炭补连塔煤矿（简称补连塔煤矿）煤粉锅炉房共运行7台蒸汽锅炉，总计140 t/h产能，承担着补连塔矿的生产和生活用热供应。从2021—2022年的运行效果可知，部分锅炉存在燃料燃烧不充分、灰渣残碳率高等情况，导致锅炉热效率降低、能源浪费的现象。

为更好降低煤粉炉灰渣残碳率，提高煤炭利用效率，降低锅炉燃料成本，增加安全运行管控，QC小组分析补连塔煤矿煤粉炉的运行情况，针对性解决灰渣残碳高的问题，以提高煤粉炉燃烧效率、能源利用率。

QC小组调查对比分析煤粉炉灰渣残碳情况，并完成目标值测算。补连塔煤矿煤粉锅炉房共有2台40 t/h蒸汽锅炉、5台20 t/h蒸汽锅炉。分析2022年各台锅炉灰渣残碳率得出，20 t/h锅炉灰渣残碳率均高于40 t/h锅炉，20 t/h锅炉灰渣残碳率平均值为16.27%，尤其#2锅炉采暖季灰渣平均残碳率为29.63%，40 t/h锅炉灰渣残碳率平均值为3.69%。为降低煤粉工业锅炉整体的灰渣残碳量，20t/h煤粉锅炉为治理重点，2022年#1～7锅炉灰渣残碳率柱状图如图1所示。

图1 2022年#1～7锅炉灰渣残碳率柱状图

QC小组调查补连塔煤矿煤粉炉燃烧设备使用情况，存在燃烧器系统、供料系统、炉膛系统、操作人员业务能力不同等问题，燃烧设备在使用过程中部分存在使用缺陷，煤粉炉燃烧运行使用误区统计如图2所示。

图2 煤粉炉燃烧运行使用缺陷统计

分析运行使用缺陷统计数据得出，煤粉炉燃烧运行系统的燃烧器系统、供料系统分别占缺陷总数约30%，炉膛系统缺陷约为20%，因此，针对此3项影响煤粉炉灰渣残碳的主要因素，制定目标、分析原因、采取措施。

设定目标与原因分析

经过QC小组内部共同探讨，5#锅炉采用20 t/h锅炉，采暖季运行期间灰渣月均残碳率仅为8.75%，及时调整运行，各锅炉灰渣残碳率均能低于8%的目标均值。

图3 #1～4锅炉灰渣残碳率均值目标

QC小组针对引起煤粉炉燃烧运行系统3项主要缺陷，细致讨论并汇总归类各类原因，最终得出10个末端原因包括：管理人员未专门培训、预燃室和炉膛结焦及积灰、司炉工岗前培训质量低、供料器供料不均匀、司炉工整体责任感偏低、燃烧器旋流强度大小不匹配、过量空气系数调节不当、煤粉含灰量不稳定、煤粉细度的影响、锅炉负荷的影响，并逐条确认10个末端因素，找出影响目标实现的主要因素，形成要因确认清单见表1。

表1 要因确认清单

QC小组成员逐一验证10个末端原因，最终将预燃室和炉膛结焦及受热面积灰、燃烧器旋流强度大小不匹配、入煤含灰量不稳定确认为要因。

（1）预燃室和炉膛结焦及受热面积灰

调查现场预燃室和炉膛发现，煤粉炉燃烧运行过程中预燃室、炉膛、受热面存在较严重的积灰结焦现象，尤其是预燃室出口结焦影响炉内空气动力工况，锅炉灰渣残碳率增高，受热面积灰结渣增加引风阻力，风机电耗增大，结渣使排烟温度升高，导致锅炉效率下降。

结焦较少的锅炉和结焦较多的锅炉灰渣残碳率统计如图4所示，结果表明2类锅炉灰渣残碳率均值、极差、标准偏差较大差异。各锅炉结焦、积灰现场的锅炉积灰结焦调查如图5所示，判定预燃室和炉膛结焦及受热面积灰为要因。

图4 各炉灰渣残碳率平均值、极差、标准偏差统计结果（#5炉结焦、积灰较少）

图5 锅炉积灰结焦调查

（2）燃烧器旋流强度不匹配

QC小组统计分析神东地区20 t/h锅炉不同旋流强度的灰渣采样化验结果，发现不同旋流强度下灰渣残碳率差异较大，在统计时间内Sn=2.1时，灰渣残碳率均值为13.18%，Sn=1.0时，灰渣残碳率均值为2.36%，差值为10.82%，极差差值和标准偏差差值分别为20.12%、5.68%。因此，燃烧器旋流强度对锅炉灰渣残碳率影响较大为要因。

（3）煤粉含灰量不稳定

QC小组成员以煤质中关键指标之一原煤收到基灰分含量为检验指标，统计时间内灰渣残碳率和原煤收到基灰分含量，利用散点图分析得出，散布图拟合直线R2=0.9 926>0.99，拟合度较好，据相关系数审定表可知，r=0.9 962≥r（19）=0.4 555，呈强正相关，煤粉含灰量对灰渣残碳率影响程度较大为要因，原煤收到基灰分含量与灰渣残碳率的散布如图6所示。

图6 原煤收到基灰分含量与灰渣残碳率的散布

制定并实施对策

针对预燃室和炉膛结焦及受热面积灰、燃烧器旋流强度大小不匹配、入煤含灰量不稳定确认的3个要因，QC小组讨论并制定了对策，在煤粉炉燃烧运行过程中措施落实到位。制定对策清单见表2，实施的3项改进措施如图7所示。

表2 制定对策清单

图7 实施的3项改进措施

（1）通过前置预燃室整体，并在预燃室内部设置喷吹管，在锅炉上安装激波吹灰器，定期清理预燃室、锅炉受热面上的积灰。

（2）通过冷态下烟花试验和热态验证，确定适合燃烧器的旋流强度；优化改造燃烧器中导流罩结构，使得进入风箱的空气均匀分布。

（3）加强制粉站来煤质量的化验监测，停止输送不符合入煤质量要求煤粉，供应；增加化验频次，多部位采样，保证化验结果的准确性。通过实施降低了灰渣残碳率，完成措施目标。

效果检验与巩固措施

对策实施后，煤粉炉灰渣残碳率相比对策实施前，各类数据得到了有效降低。实施改造措施后#1～4炉灰渣残碳率均值为7.051%，比目标值缩减了12%，超额完成了预期目标，活动前后煤粉炉各炉灰渣残碳率均值对比分析如图8所示。

图8 活动前后煤粉炉各炉灰渣残碳率均值对比分析

锅炉运行过程中的燃烧效率由76%提高到86%，1台20 t/h锅炉每采暖季煤粉用量约为9 500 t，对策实施后可节约煤粉190 t，按当年煤粉采购市场价1 200元/t计算，可节约成本22.8万元，4台锅炉可节约成本91.2万元，通过提高锅炉能效，节约燃料成本，提升了企业的经济效益。

QC活动达到了预期效果，为进一步巩固所取得的成果，采取以下4项措施。

（1）加强现场质量监控，对于重要工序实施事先做好预控措施。

（2）强化技术交底，加强班组员工的责任意识和质量意识。

（3）推广本次活动成果，形成了作业指导书，确保成果的延续性。

（4）巩固煤粉炉灰渣残碳率的改进成果，巩固期20 t/h灰渣残碳率为#1炉为6.89%、#2炉为8.21%、#3炉为5.74%、#4炉为6.21%，对策实施后，巩固期各炉灰渣残碳率均超过目标值，QC活动效果显著。

结语

QC小组针对补连塔煤矿煤粉锅炉灰渣残碳率高的问题，确认预燃室结焦积灰、燃烧器旋流强度不匹配及煤粉含灰量不稳定为主要影响因素。通过前置预燃室并安装激波吹灰器、优化燃烧器导流罩结构、强化制粉站煤质监测等措施，使20 t/h锅炉灰渣残碳率从16.27%降至7.051%，燃烧效率由76%提升至86%，单台锅炉每采暖季节约煤粉190 t，4台合计年节约燃料成本91.2万元，验证了QC小组的方法在工业锅炉能效提升中的有效性与经济性。

编辑丨李莎

审核丨赵瑞

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《智能矿山》

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