论循环流化床锅炉燃烧效率与热量损失

论循环流化床锅炉燃烧效率与热量损失

王强

烟台西部热电有限公司山东烟台264006

摘要：循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、利于环保排放等优点，被大多数热电企业和自备电厂所应用。尤其是近二十年，随着循环流化床技术的日益成熟和国家宏观政策调控的影响，循环流化床锅炉大型化已成趋势。这对运行生产人员的业务理论和操作技能提出更高要求。作者根据十几年的工作经验结合相关理论对提高循环流化床锅炉燃烧效率进行了综合论述，仅供参考。

关键词：排烟热损失；化学不完全燃烧热损失；机械不完全燃烧热损失；散热损失；灰渣物理热损失

循环流化床燃烧技术作为一种新型的高效低污染清洁煤技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节快等优点，在国内外都得到了迅速发展。随着理论研究的不断创新和实际应用技术的日益完善，循环流化床燃烧技术必将发挥出更大的作用。

1循环流化床锅炉燃烧效率与热量损失的关系

循环流化床锅炉的燃烧效率一般采取反平衡法，先分析出锅炉的各项热量损失，后根据热平衡方程计算出来。即：ηgl=[1-(q2+q3+q4+q5+q6)]×100%

ηgl:锅炉效率；q2:排烟损失；q3:化学不完全燃烧损失；q4:机械不完全燃烧损失；q5:散热损失；q6:灰渣物理热损失；

要提高循环流化床锅炉燃烧效率，充分保证燃料的利用率，就要努力将各种热损失降至最低。下面我们做详细论述。

2各种热量损失及降低措施

2.1排烟热损失q2

排烟热损失为锅炉各项热损失中最大的一项，影响排烟热损失的主要因素有排烟温度、排烟量。

2.1.1正常运行中，排烟温度不得高于设计值，排烟温度每升高15～20℃，排烟热损失将增加1%。但排烟温度并非越低越好，排烟温度过低，烟气中部分硫分与水蒸气结合会对空气预热器及除尘器产生酸性腐蚀，故建议排烟温度尽量不要低于90℃。

2.1.2排烟量大小取决于锅炉的总风量和锅炉的漏风量。⑴一定的锅炉负荷对应一定的总风量。在保证流化和床温的情况下一般用二次风机来加强燃烧。二次风量过小氧量偏低，飞灰含碳量明显升高，造成机械不完全燃烧热损失增加，二次风量过大，排烟量明显增加，排烟热损失增加，这需要在在调试过程中结合所燃用的煤种进行综合分析找到理想的数据。(2)尾部烟道及空气预热器漏风都会使排烟容积增加，排烟的过量空气系数增大，导致排烟损失增加，严重时威胁锅炉安全运行。所以在运行中发现氧量和引风机电流异常升高时，应立即进行现场检查和综合指标分析确定是否有漏风情况发生。

2.1.3降低排烟损失的有效方法是清除漏风；定时对尾部受热面进行吹灰，增加传热效果，降低排烟温度；严格保证汽水品质，防止省煤器及过热器管结垢；合理分配一二次风，保证合适的过量空气系数等。

2.2化学不完全燃烧热损失q3

燃煤进入高温的密相区后，挥发分析出经历了两个阶段，第一个阶段是床温500℃左右时，以H2、CnHm、CO、焦油等为主，第二个阶段是当床温800～1000℃，以H2为主。但析出的挥发分受燃烧速率、过量空气系数、温度、炉膛负压等影响又很难燃尽。

2.2.1过量空气系数小，易造成局部缺氧而使析出的挥发物不能在炉内完全燃烧，化学不完全燃烧热损失升高；过量空气系数过大，炉温降低，排烟损失增加，且不利于脱硝。所以必须合理控制过量空气系数，如：对于挥发分含量较大的煤种，炉内可燃气体多，可适当提高过量空气系数。

2.2.2为了降低烟气中可燃气体和飞灰的含碳量，建议采取微正压运行（即炉膛出口压力保持0～+30Pa），以保证挥发分气体及碳颗粒在稀相区较高的温度下有足够的停留时间，利于可燃成分的燃尽。此外，在运行中设法保持较高的炉膛温度，也是降低化学不完全燃烧热损失的有效方法。

2.3机械不完全燃烧损失q4

经过高温煅烧的燃煤挥发分大部分都已析出，所以在灰渣分析时一般都将灰渣中的挥发分忽略不计，仅分析灰渣的含碳量。而灰渣的含碳量与煤质、燃烧工况、排渣方式等有关

2.3.1煤质影响：入炉煤挥发分、灰分、水分含量不同其燃烧温度、火焰长度也相差很大。当煤的灰分、水分含量增加时，着火和燃尽困难，灰渣含碳量明显上升。当掺烧质地坚硬、燃烧较为困难的无烟煤、贫煤或煤矸石时，其排渣含碳量也相对较高。

2.3.2煤粒度筛分比影响：循环流化床入炉煤的筛分比一般为采取0～13mm的宽筛分，但在实际运行中，由于碎煤机、滚筒筛、煤种等因素影响，改变了设计入炉煤筛分比，粗颗粒煤含量增加，很难燃尽造成了灰渣含碳量增加。通常，对于挥发分较高的燃煤，粒径运行范围允许较大，筛分较宽；对于挥发分较低的无烟煤、煤矸石则要求粒径较小，筛分较窄。

2.3.3床温影响：较高的床温有利于煤颗粒的着火、破碎、燃尽，能有效提高燃烧速率、缩短燃尽时间、抑制热反应型氮氧化物（NOX）的形成，但是不利于脱硫。床温过低既不利于燃料的燃尽，也不利于脱硝。从运行经验看循环流化床的温度保持在850～900℃较为理想，建议在此温度区间尽量靠近上限运行。

2.3.4一、二次风的影响：提高二次风的穿透力，能够使风煤混合良好，保证燃煤的充分燃烧，降低灰渣含碳量。但是二次风太大，烟气量增大，排烟损失增加。通常情况下，尾部烟道氧量保持3%～5%效果最好。另外运行中应及时调整一、二次风配比，一次风在保证流化的前提下不要过大，让较大的煤粒多次参与内循环。

2.3.5给煤及排渣方式影响：理想的给煤方式是整个床面均匀播撒，而有的锅炉播煤方式、排渣口、返料口设计不合理，使未燃尽部分入炉煤直接排走，排渣含碳量明显升高。这需要运行人员根据现场实际情况及时进行给煤机负荷分配。但不论怎么调整，原则是尽量延长入炉煤在炉内的燃烧停留时间。

2.3.6料层厚度的影响：料层薄，炉渣含碳量相对较高，料层厚，炉渣含碳量相对较低，但增大了风机电耗。所以要控制适当的料层厚度。建议在保证烟气环保排放的的情况下可以适当提高料层厚度。

2.4散热损失q5

2.4.1影响锅炉的散热损失的主要因素有锅炉负荷、保温设施的完好程度及保温效果、周围环境等。一定的锅炉容量，当锅炉负荷变化时，其锅炉外表面散热温度无明显变化。因此，低负荷时，散热损失相对较大。试验得出，锅炉负荷为额定负荷的75%～90%时，锅炉散热损失最低。

2.4.2降低散热损失的有效方法是采取好的保温材料，提高汽包、炉墙、联箱及尾部受热面等部位的保温效果。

2.5灰渣物理热损失q6

影响灰渣物理热损失的因素包括炉渣温度、排渣量及煤质特性等。

2.5.1炉渣温度主要与排渣方式有关，目前几乎所有的电站的锅炉都采用冷渣器实现连续排渣，大量热量被回收利用，排渣温度一般不超过70℃。若冷渣器出力太小或故障满足不了连续排渣的需要，就必须开启事故放渣管排渣，这势必造成大量的热量损失。

2.5.2煤质对灰渣物理热损失影响较大。每一台锅炉都有自己的设计煤种，偏离了设计煤种燃用高灰煤种，灰渣量增大而使灰渣物理热损失也增加。

3结语

本文对循环流化床锅炉燃烧过程中的各种热量损失做了全面的分析总结、提出有效的降低措施，但最重要的是需要运行生产人员勤调细调，保证锅炉参数稳定。同时希望大家在具体的生产运行过程中继续深入探索更有效的提高锅炉燃烧效率的手段和方法，不断提高机组的经济性。

参考文献：

[1]张国庆程新华王金枝丁立新《循环硫化床锅炉》山东电力研究院，2001

[2]杨建华《.循环流化床锅炉设备及运行》.中国电力出版社，2010（8）:21-24

[3]陈靖釜.循环流化床锅炉煤粒径控制研究[J].中国井矿盐，2014