电站锅炉气体不完全燃烧损失对供电煤耗的影响

　　随着国内发电技术的快速发展和新型机组的大量投产，目前国内燃煤电站锅炉数量约为8100台。其中，煤粉锅炉（PCB）约有7500台，循环流化床锅炉（CFBB）约有600台。另外，燃气蒸汽联合循环机组的余热锅炉（HRSG）约有200台。HRSG不涉及燃料燃烧，只有换热过程，因此由于气体不完全燃烧引起的热损失（q3）较小。PCB和CFBB的q3损失在设计时，可以取0，在运行中却不能忽略。燃煤锅炉的烟气中可燃气体包括CO和其它碳氢化合物。由于碳氢化合物含量很低，因此近似将燃煤锅炉烟气中的可燃气体完全按照CO处理。国内学者将烟气中的CO研究集中在燃烧生物质的小型锅炉或410t/hCFBB方面E-8.研究结果表明：锅炉烟气中的CO质量浓度不超过400mg/m3，3损失超过收穑日期：2011-12-14责任编辑：宫在芹引用格式：王世昌。电站锅炉气体不完全燃烧损失对供电煤耗的影响。洁净煤技术，2012，18表1计算过程中的假设参数然而，国内燃煤电站锅炉的93损失变化规律以及由其引起的供电煤耗的提高（Ab）的变化规律国内没有报道。本文调研了国内158种动力煤的元素分析、工业分析、发热量等数据，对PCB和CF-BB的损失和Ab的分布规律做出了定量描述。

　　1假设条件与计算方法0kg煤产生的干烟气量Vg计算公式见的关系烟气中CO质量浓度为50mg/m3时，循环流化床锅炉蒸汽压力的提高对供电煤耗的影响如所示。由a）可知：相同的CO质量浓度和Vdaf条件下，锅炉蒸汽压力越高，由93引起的Ab越低。由b）可知：相同的CO质量浓度和Qnet，ar条件下，锅炉蒸汽压力越高，由93引起的Ab越低。

　　CFBB免引起的Ab与Vdaf、Qnet，ar的关系2.3q3和Ab与烟气中CO质量浓度的关系当烟气中CO质量浓度变化时，300MWPCB和300MWCFBB的办损失和Ab都会变化，具体计算结果如和所示。由可知，PCB和CFBB的93损失随着烟气中的CO质量浓度线性提高。

　　在CO质量浓度相同的条件，相对于PCB而言，循环流化床锅炉的93损失较小。PCB和CFBB燃烧褐煤造成的93损失大，PCB燃烧烟煤造成的93损失小，CFBB燃烧贫煤造成的办损失小。

　　由可知：①Ab随着烟气中CO质量浓度的提高而线性提高；②在烟气中CO质量浓度相同的条件下，由于93损失引起Ab，CFBB小于PCB；③PCB和CFBB燃烧褐煤引起的Ab大；PCB燃烧烟煤引起的Ab小，CFBB燃烧贫煤引起的Ab小。

　　2.4q3和Ab沿着Vdaf的分布规律电站燃煤锅炉运行中，锅炉负荷率、煤质参数都在变化。为了全面反映烟气中CO质量浓度对锅炉办损失和Ab的影响，考察了CFBB和PCB锅炉的损失与CO质量浓度、Vdaf的关系，具体如所示。

　　由a）可知，PCB燃烧无烟煤与褐煤引起的心损失较高，3损失随着Vdaf的提高波动幅度较大。由b）可知，CFBB燃烧无烟煤、烟煤、褐煤引起的心损失较高，3损失随着Kaf的提高波动幅度较小。在研究的数据范围内，燃煤电站锅炉的心值小300MW锅炉的q3及Ab与CO质量浓度、Vdaf的关系300MW锅炉的Ab与CO质量浓度、Qnet，r的关系王世昌：电站锅炉气体不完全燃烧损失对供电煤耗的影响93煤较低）引起的较高；随着l/daf的提高波动幅度较大。比较a）和b）可知，CFBB烟气中CO引起的Ab较低；Ab随着Qnet，r的提高波动幅度较小。在本文研究的数据范围内，燃煤电站的Ab值小于0.65.投入使用，燃煤锅炉的Nx和C02低排放性能的要求逐步提高E0―lfl，―些电厂在实际运行中片面强调低NOx排放性能，使省煤器出口处烟气含氧量保持在3~5，这就造成了送风量不足，从而引起飞灰、底渣含碳量提高，造成较大的损失（固体不完全燃烧损失）；同时也使烟气中的CO等可燃气体浓度明显提高，造成较大的q3损失。因此有必要全面核算燃煤电厂所有运行参数的经济性，使设备在安全、环保、经济的状况下工作。

　　3结论度在50~400mg/m3之间变化时：中国电站锅炉的主要燃烧方式为煤粉燃烧，PCB的5项热损失中，气体不完全燃烧损失q3很低，一般不作为重点考虑。然而2011年，中国火电容量已经达到6.8亿kW，PCB烟气中的CO引起的仍损失为0 ~0.18，供电煤耗增加值Ab为0.05~0.65g/kWh，对全国火电生产而言不可忽略。

　　中国电站锅炉的次要燃烧方式为循环流化床燃烧，CFBB烟气中的CO引起的仍损失在0 ~0.17之间，Ab在0.05~0.62g/kWh之间。目前，现役CFBB已经超过600台，全国CFBB烟气中的CO引起的办损失和Ab不可忽略。

　　随着烟气中CO质量浓度的提高，3损失和Ab基本上线性提高。锅炉蒸汽压力越高，锅炉烟气中的CO引起的仍损失和Ab越低。

　　研究结果对准确评价电站锅炉的气体不完全燃烧损失及其对供电煤耗的影响具有直接理论和工程意义。

　　烟气中的可燃气体在本文中被简化成CO，实际上，烟气的可燃气体成分还包括CH4、、CmH等碳氢化合物。而且电站锅炉烟气中的可燃气体成分与动力煤参数、锅炉负荷率有关。目前，国内动力煤基本上都是2种或2种以上原煤的混合煤种，锅炉平均负荷率普遍没有超过85.因此烟气中的可燃气体成分需要作进一步研究。