1  概述

鑫盛公司装备的电站锅炉为东方锅炉厂制造的DG75-3.82-17型循环流化床锅炉,额定汽温为450±5℃、额定汽压为3.82Mpa，属低循环倍率、中温分离的循环流化床锅炉。循环流化床锅炉的主要优点有：1、燃料适应性广； 2、有利于环境保护；3、负荷调节性能好；4、燃烧热强度大；炉内传热能力强；5、灰渣综合利用性能好等。

鑫盛公司的循环流化床锅炉同样集上述优点，但值得一提的是，虽然循环流化床锅炉的燃料适应性广，可以烧各种煤，但对应于某一定型锅炉，各炉型都有一定的燃料特性要求，并不能一概而论。如设计定型的循环流化床锅炉使用煤种严重偏离设计煤种，会造成锅炉飞灰含碳量高、炉膛内燃烧强度过大或不足、锅炉的负荷过高或不足和蒸汽参数有可能超标等，这是锅炉飞灰含碳量高从运行角度不可调控的因素。在运行中，也存在一此人为操作不佳的因素，造成锅炉飞灰含碳量增高。本文将从煤质特性和运行调控两方面谈对锅炉飞灰含碳量的影响。

2  锅炉尾部排出飞灰含碳量高的原因分析

2.1  锅炉燃煤的粒比度偏离设计值

鑫盛公司锅炉在订货提供的设计煤种为无烟煤＋煤矸石，低位发热值为13016KJ/Kg，煤颗粒小于1mm的粒径为≤30%，其余为≤8mm；而试运初期我公司锅炉燃烧的煤粒径小于1mm的占到总量的55~60%之间，严重地偏离了锅炉设计工况要求的级配要求，锅炉虽然也一样可以燃烧，但就难以达到锅炉相关的指标要求，如锅炉的负荷较难以达到额定出力，热效率较低。炉膛中、上部超温达1100℃以上，烧坏受热面的防磨片从而被迫停炉检修，飞灰含碳量严重超标。

本人认为，该型锅炉燃煤的粒度级配在此范围内为好：粒径d＜1mm的占30%左右；d=4~1mm占30%左右，d=10~4mm占40%左右。

燃煤中的细粉含量大，可以提高物料循环倍率，增大炉内传热系数，但其颗粒细小，在炉内停留的时间就短，一次难以燃尽，特别是南方无烟煤其挥发份低，燃烧温度较高，该煤种还有很强的受热爆裂细化特性，入炉后煤在热态下爆裂增大细颗粒比例，而且分离器又不易捕捉过于细小颗粒的煤，使细小颗粒煤不能参加炉内物料循环燃烧，其渗入灰内造成灰的含碳量处于高的状态下被带出炉外，飞灰含碳量较高，燃烧效率降低。南方无烟煤的特性是细粉粒径＜1mm比例含量大，其原煤粒径＜1mm的就占总量50%以上，加之燃烧温度要求高、难燃，故南方燃用无烟煤的循环流化床锅炉其排出飞灰含碳量含碳量都较高。据了解，福建省的石狮热电公司同类型的75t/h循环流化床锅炉燃烧的飞灰含碳量含量都在18%左右；福建浦城电力责任有限公司热电厂的一台低循环倍率的25t/h（湘锅）循环流化床锅炉的飞灰含碳量在26%左右，一台高温分离高循环倍率的35t/h（济锅）循环流化床锅炉飞灰含碳量在33%左右；厦门大学愈教授等人，针对南方Ⅱ类无烟煤在蒸发量为20t/h配平面流高温分离器的低循环倍率流化床锅炉上进行工业试验（炉型不一样，其试验值也只能做参考），燃用细颗粒煤（平均粒径2.389mm）时，测出飞灰含碳量高达61.15%左右。

我公司锅炉是东方锅炉集团公司在吸取了前期投用燃用无烟煤锅炉经验的基础上，充分考虑了南方无烟煤难燃的特性及我公司提供的燃煤粒比度的特性而进行针对性的设计，应该说更适应南方无烟煤（含煤矸石）的燃烧；但由于我公司现燃的煤种其颗粒特性远远偏离了设计值，在运行中期出现了锅炉飞灰含碳量较高的情况。

锅炉投运初期，锅炉使用的煤质较差，发热量约在13000kJ/kg，细粉颗粒＜1mm粒径占总比例在55%以上，运行中造成炉膛的中上部温度达1200℃左右，有时达到1300℃以上，炉膛出口温度也达1200℃左右，远远大于设计值895℃。由于粗颗粒所占比例少，要带上一定的负荷（约63t左右）就要配供相应的风量，为保持炉膛密相区的运行温度，要加大给煤量，造成了恶性循环的燃烧工况，细粉煤在炉膛中、上部的占有量进一步增大，由此造成炉膛的中上部温度更高；炉膛中、上部的高温燃烧，对细煤粉的一次燃烬虽有利（前期烧劣质煤飞灰含碳量可在12%左右），但对锅炉设备的安全稳定运行极为不利，炉膛中上部温度超高就出现：1、使炉膛中上部四周的挂砖上严重挂焦，挂焦增大后掉下堵塞排渣管，造成不能正常排渣而料层过厚，使床料流化不良结焦被迫停炉；2、使受热面的防磨保护盖板被高温烧碳化、脱落而起不到防磨作用（1#与2#锅炉从2002年4月开始试运行至2003年4月已先后各两次更换防磨盖板，3#、4#炉已更换一次），如在防磨盖板烧坏的状况下长期连续运行，将造成受热面严重磨损，最终爆管而被迫停炉，严重威胁锅炉的安全运行。另由于煤细粉比例大，被分离捕捉下来的煤粉灰的量就多，本身炉膛内燃烧细粉煤占的比例就大，故返料量受限不能过多，最终要把炉内的循环热灰排放掉或从尾部被带走，造成灰渣物理热损失及机械不完全燃烧热损失的加大（飞灰含碳量在异常燃烧工况运行虽有下降，但其灰的排放量却较大，故其排去的可燃物总量也就大，使锅炉的热效率下降），锅炉试运行初期吨煤产汽量在3t左右，热效率约73%。

2.2  锅炉燃煤的热值增高及粒比度仍达不到要求

2004年2月后公司采购的燃煤热值增高，其低位发热值为19000kJ/kg（4537大卡/公斤）左右，由于燃煤发热量提高，锅炉带相同负荷，高热值煤比低热值煤给煤量就相应减少，但其＜1mm粒径的比例仍占55%以上，该煤种燃烧时由于给煤量减下，故燃烧过程中炉膛中、上部的细粉煤量也减少（原63t/h左右产汽量耗煤21t左右，现63t/h左右产汽量耗煤11t左右），炉膛中上部温度也下降，相应又影响了粉煤灰一次性的燃烬度，虽煤质有提高，但飞灰含碳量又同步跟着提高，约在20%左右，飞灰含碳量虽提高，但总灰量大大减少，故总的可燃物排放损失大减，现吨煤产汽量约在5.7左右，热效率约80.5%。这次使用煤种的调整，为锅炉的安全、稳定、连续、经济运行创造了积极的条件，由于炉膛中、上部及出口温度得到控制，炉膛的挂焦基本杜绝，炉膛中、上部温度控制在980℃左右运行，受热面的防磨盖板被烧坏的可能性大减。煤质发热量提高，飞灰及炉渣量也大减，大大减少了锅炉的热损失及排渣不畅状况。但一次性末燃烬被带出炉外的细粉煤又造成了灰中含碳量增高。

2.3  锅炉超负荷运行

为提高锅炉负荷要相应加大返料量来提高炉膛内的物料浓度从而增加传热效果，但由于返料量的加大，势必要将炉膛密相区的热量带走，故煤量也相应要略加大以保持炉膛密相区的温度。返料量的加大相应控制了炉膛中、上部及出口的温度，返料灰经多次循环，其内含碳量含量较低，约在4%左右，另新进入的细粉煤所占的量又不是太大，故其中、上部炉膛的燃烧强度有所减弱，现炉膛中、上部温度控制在980℃左右，出口温度也在950℃左右，若要带额定负荷，风量将增大，则各段烟温还会有所上升，这也就意味着飞灰含碳量在提高负荷的情况下还会有所增高；

2.4  炉膛密相区温度的过低

为保安全运行，防止锅炉密相区结焦，运行温度控制在900~920℃之间，此相对就低一些，不利燃煤在高温下迅速燃烧，故而细粉煤一次未燃烬的量相对也多一些，造成飞灰含碳量增高。

2.5  一次风量的过大或过小

一次风量过大，势必造成炉膛内烟气流速过大，造成细煤粉在炉膛内的停留时间过短而未燃烧就被带出炉外；而一次风量过小，又会造成炉膛密相区内严重缺氧，此又造成煤的缺氧而不利完全燃烧，煤在炉膛内被加热破碎后变细粉在缺氧状况下将未燃烧就被带出炉外，也造成飞灰含碳量增高。

3  降低飞灰含碳量的对策

3.1  控制燃煤的粒比度：煤颗粒小于1mm的粒径为≤30%，其余为≤8mm；

3.2  锅炉燃煤的热值不必增加的过高，为提高锅炉的总体热效率，可适当提高燃煤的热值，为保证燃用南方无烟煤的飞灰含碳量控制在≤18%，则最好燃煤的热值控制在18000KJ±200 KJ.

3.3  保证锅炉在额定负荷内运行。

3.4  炉膛密相区的温度控制在980~1000℃之间为好。

3.5  确定比较合适的一次风量、炉膛密相区料层厚度、氧量等：

从运行角度进行进一步优化调整燃烧试验，将锅炉确定在某一运行负荷后，在上述不可调控因素相对稳定的情况下，确定一些运行的可调技术参数，进行反复多次试验，在试验过程中，跟踪检测好飞灰含碳量，在某一可调参数试运到某一最佳值后，再进行变更另一运行参数，如此逐次变更各项运行可调参数，在力求锅炉稳定的运行状况下，找出可将锅炉尾部排出的飞灰含碳量控制在最低且锅炉运行稳定的最佳运行技术参数。

4  结束语

综上所述，锅炉在燃烧过程中从尾部排出的飞灰含碳量的高低，其影响因素较多，当锅炉定型及不可调控的因素确定后，对运行的可调技术参数，进行反复多次试验，找出并确定出锅炉运行中飞灰含碳量较低、稳定且锅炉热效率最高的运行技术参数进行指导运行人员操作，从04年5月后我公司针对上述的分析及对策，制定了一系列锅炉燃烧的技术改造及试运方案（针对煤种、炉型进行），组织相关技术、运行人员经几个月的反复试验，最终找到了现在的燃煤热值在18800kJ/kg左右时，将飞灰含碳量降至≤16%的最佳运行调控参数：当锅炉负荷在75t/h、燃煤热值在18800kJ/kg时，一次总风量控制为56000Nm3/h左右、风室压力9.0KPa左右、氧量为5％左右最佳，为公司发电机组的安全、经济运行做了有益的尝试。

参考资料

[1] 岑可法等著：循环流化床锅炉理论设计与运行。北京：中国电力出版社，1999

[2] 刘德昌等著:锅炉改造技术。北京：中国电力出版社，2000 

文章作者：广东塔牌集团蕉岭鑫盛能源发展有限公司 广东蕉岭514100 季海兵