锅炉热效率：灰渣含碳量对锅炉热效率的影响

要想提高电厂的盈利能力就需要从点点滴滴做起，仔细研究每个细节，积少成多。本文以水冷振动炉排生物质锅炉为例来说明灰渣含碳量对锅炉效率的影响，从而提出电厂提高锅炉效率需要关注的有关燃料与燃烧方面的注意事项。

水冷振动炉排生物质锅炉的灰渣一般分为从炉排上排出的底渣、尾部受热面转弯烟道排出的沉降灰、和除尘器排出的飞灰。访问电厂时比较容易看到的是从捞渣机排出的底渣，一般通过观察底渣的颜色就可以初步判断锅炉燃烧的好坏。图一所示的是底渣烧的比较好的情况，底渣的颜色发白。图二所示的是底渣烧的很不好的情况，除了底渣颜色很黑外还可以看到很多生料随底渣排出。如果现场条件允许，直接从捞渣机上可以看得更清楚，如图三所示。飞灰也可以通过颜色来初步判断燃烬程度。当然，较准确的方法还是取样化验灰渣含碳量。

图一、某电厂的底渣

图二、某电厂的底渣

图三、某电厂捞渣机上的渣

在计算锅炉效率的各项损失中，固体未完全燃烧损失是由于燃料中的碳没有完全燃烧而混合在灰渣中所造成的。灰渣含碳量对锅炉效率的影响具体有多大，我们可以通过计算得到结论。某生物质燃料，水分30%，灰分15%，低位发热量2560kcal/kg，在灰渣含碳量变化时计算固体未完全燃烧损失，就可以得到固体未完全燃烧损失随灰渣含碳量的变化趋势，固体未完全燃烧损失的值越大则锅炉效率就越低。计算结果表示在图四中。

图四、灰渣含碳量和燃料灰分对固体未完全燃烧损失的影响

图四中横坐标表示灰渣含碳量，纵坐标表示固体未完全燃烧损失，不同的曲线表示燃料中灰分含量的不同。从图四中我们可以得出两个主要结论：（1）灰渣含碳量越高则固体未完全燃烧损失就越大，锅炉效率就越低；（2）燃料中灰分越高则固体未完全燃烧损失就越大，锅炉效率就越低。

在燃料灰分高达20%时，如果灰渣含碳量高达20%，则影响锅炉效率16.7%。因此，如果想要提高电厂锅炉的效率，有两个因素非常重要，即燃料中的灰分和灰渣含碳量。首先要控制入厂燃料的质量，尽量收低灰分的燃料，然后优化调整锅炉燃烧状况降低灰渣含碳量。另外，燃料的颗粒度对降低灰渣含碳量也是非常重要的，比如图三中捞渣机上的整根玉米芯如不经破碎是烧不透的。

一般来说，在燃料粒度满足要求，设备状况维护较好炉膛漏风较少，燃烧调整较好的情况下，底渣的含碳量一般小于5%，如果底渣含碳量长时间大于10%的话说明炉排上开孔不合理，需要重新优化炉排开孔。有很多电厂曾经更改炉排开孔，扩孔以适应较差的燃料质量，有些较成功，有些由于开孔不合适导致燃烧效果差。

在设备状况维护较好炉膛漏风较少，燃烧调整较好的情况下，飞灰的含碳量一般小于10%，如果飞灰含碳量持续较高且二次风和燃尽风的风量达到设计风量的情况下，则说明二次风口和燃尽风口的设计布置有问题，需要重新优化设计。

控制入厂燃料的灰分、控制燃料粒度、优化调整燃烧能产生多大的经济效益，下面看一个实际例子。某140t/h的高温高压生物质锅炉，燃料的水分为30%，灰分为15%，低位发热量为2560Kcal/kg。经过燃烧系统的优化，锅炉的灰渣含碳量由15%降低到10%，那么所需的燃料消耗量降低了1,332kg/h，所产生的灰渣量降低了606kg/h，如果按一年运行8,000小时计算，则一年可节省燃料10,656吨，一年可以减少灰渣量4,848吨。假定燃料价格为300元/吨（相当于0.117元/千大卡），则一年节省的燃料费用为3,196,800元。