摘要：锅炉燃烧成本占发电机企业总成本的绝大部分，锅炉的各项损失直接影响锅炉的效率，其中机械不完全燃烧损失反映了煤炭在锅炉内燃烧的完全程度，是判断锅炉热效率的重要指标，在各项损失中占据份额较大，一般对固态排渣锅炉而言，该项损失占比在0.5%—8%范围内，本文主要针对机械不完全燃烧损失组成、影响因素及控制手段展开阐述，重点对如何通过运行手段调整燃烧来降低不完全燃烧损失提高锅炉效率进行论述，为同类型锅炉运行提供一定的借鉴。
关键词：机械不完全燃烧 损失 锅炉效率 控制措施 飞灰可燃物 大渣含碳量
一、概述
京能五间房一期项目2×660MW超超临界燃煤火力发电机组，以燃烧低热值、高挥发分、高水分、高灰分的褐煤为锅炉的设计煤种，锅炉为超超临界参数、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、前后墙对冲燃烧，Π型布置的直流炉，BMCR工况设计未燃尽的碳损失为0.2%，锅炉效率为93.08%，锅炉出口过剩空气系数为1.14，空气预热器出口热一次风温387℃，热二次风温370℃，设计煤种收到基碳40.89%，低位发热量14.69 MJ/kg，采用七台中速辊式磨煤机，燃烧器采用前三后四布置，最上层布置由助燃风喷口，设计煤粉细度R90=35%。
二、机械不完全燃烧损失的定义及计算公式
进入锅炉的燃料并不都参与燃烧，固体碳粒等可燃物质在炉膛内未完全燃烧随飞灰和炉渣一同排出炉外，该部分燃料未完全燃烧而损失的热量，叫做固体不完全燃烧热损失，又称作机械不完全燃烧热损失，一般用q4表示。一般主要有灰渣热损失、飞灰热损失、石子煤排热损失和漏煤热损失。
在进行机械不完全燃烧热损失q4的计算时，我们倘若忽略烟道灰、溢流灰的影响，通常按如下经验公式进行计算：
q4＝（32866Aar/Qar•net）［afh•Cfh/（100－Cfh）＋alz•Clz/（100－Clz）］%
其中公式中：q4——机械不完全燃烧损失；Aar——燃烧产生灰分；
Qar•net——燃煤低位发热量；afh——飞灰占燃料总灰分的分额；Cfh——飞灰可燃物含量，alZ——炉渣占燃料总灰分的分额；ClZ——炉渣可燃物含量。
通过上式可知，运行中只要控制好并尽可能降低炉渣及飞灰的可燃物成分含量便可减少机械不完全燃烧损失，这也是控制未完全燃烧碳损失的重要途径。
三、影响机械不完全燃烧热损失的主要因素
影响机械不完全燃烧热损失的主要因素有燃料的成分、煤粉细度、锅炉漏风、空气温度、燃烧时间、锅炉燃烧器布置型式、燃烧方式、过剩空气系数、燃料与空气的混合程度、锅炉负荷及运行水平等，分析原因主要如下：
1、燃料性质的影响。影响不完全燃烧的煤的性质主要包括低位发热量、水分、灰分、挥发分和结焦性，各成分占比大小直接影响燃料与空气的混合程度、燃烧时间及炉膛温度。
1）煤的发热量。在固态排渣前后墙对冲燃烧的锅炉当中，燃煤的低位发热量较低时，锅炉燃烧不稳定，炉膛平均温度较低，燃料燃烧推迟，在炉膛内部燃烧时间较短，部分碳粒未来得及充分燃烧就被烟气席卷带走离开炉膛，增加了飞灰的可燃物含量。
2）煤的水分。进入锅炉的煤粉含水分较大时，使水蒸发的热量增多，发热量明显下降，炉温降低，着火推迟，为可燃物质不完全燃烧创造了条件，水分过低时，煤粉发生自流，细屑煤粉较多，漏煤损失较大，也会影响固体不完全燃烧热损失的大小。
3）煤的灰分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆煤的灰分较大时，进入炉膛参与燃烧的碳粒由于灰分阻碍空气与碳粒接触的时间和接触面积，增加不完全燃烧的机会，同时灰分在燃煤燃烧时分解吸收大量热量，飞灰离开炉膛时带走很大一部分热量，大大降低了炉膛温度，使着火更加困难，灰渣含碳量势必增加。
4）煤的挥发分。当锅炉燃用低挥发分煤时，推迟着火时间，提高了煤粉燃点，增加燃尽时间，燃烧不透彻，造成炉渣含碳量较大的现象。
5）锅炉的结焦性。燃烧强结焦性煤种时，容易在燃烧器喷口结焦，影响锅炉配风，布风不均匀，炉渣含碳量升高，降低锅炉效率。
2、煤粉细度的影响。煤粉越细，煤粉进入炉膛越有利于煤粒迅速着火，燃烧时间提前，能够保证碳粒在短时间内充分燃尽，降低了机械不完全燃烧热损失；反之，将使热损失增大。日常调节过程中，要严格控制最佳的煤粉细度，即（qM＋qN＋q2＋q4）之和最小时的煤粉细度为最宜。
3、锅炉漏风的影响。目前大型火力发电厂锅炉均采用负压式锅炉，锅炉在运行过程中，避免不了锅炉本体附属设备、干渣机、火焰电视、四管泄漏装置、制粉系统、空气预热器、脱硝系统、火检冷却风机等设备向炉膛吹入的冷风量和漏风量增加，降低炉膛温度，恶化碳粒的燃烧条件，增加了碳粒的不完全燃烧损失。
4、炉膛及燃烧器布置型式影响。炉膛设计尺寸过小，高温烟气在锅炉内流程及停留时间缩短，碳粒燃烧时间减小，增加了不完全燃烧的损失。
5、锅炉运行负荷的影响。锅炉运行负荷增加时，虽然炉膛整体温度上升，具备了良好的燃烧条件，但由于锅炉燃烧所需风量的增加，提高了烟气气流的速度，致飞灰损失增加。
6、过剩空气系数的影响。锅炉过剩空气系数降低时，燃料燃烧所需空气量降低，燃烧不充分；但过剩空气系数较大时，锅炉风量增加，烟气流速增大，进一步增加了烟气中不完全燃烧物质的携带量，电耗增加，损失增大。因此必须控制适宜的过剩空气系数，满足锅炉燃料充分燃烧即可。
7、燃料与空气的混合程度。锅炉中送入的燃料与鼓入的空气混合越充分，风粉比更合适，燃料燃烧的越完全，反之，将会导致燃烧损失的增加。
8、参与助燃的空气温度。热一次风携粉、热二次风吹入炉膛为碳粒燃烧提供氧气，在燃烧器作用下组织燃烧时，倘若进入的空气温度降低，进一步降低炉膛温度水平，提高煤粉的燃点，使着火时间推迟，增加了不完全燃烧损失。
四、运行中控制机械不完全燃烧损失的方法
1、强化煤质化验，合理混煤、配煤和调煤。严格入厂入炉煤质管理，掌握准确煤种煤质，根据各煤种成分占比，合理进行入炉煤掺配，并第一时间通知运行人员根据配煤情况进行相应调整。
2、合理确定风煤配比，通过煤种变化熟练掌握锅炉燃烧工况，及时调整二次风及乏气风的配比，控制合理的一、二、三次风速，在各燃烧器之间尽可能采用缩腰式配风，强化煤粉着火，保证炉膛合理的动力场，防止火焰偏斜和贴壁燃烧，尽可能提高燃烧的稳定性和经济性。
3、尽量减少锅炉漏风、制粉系统、干渣机等设备的漏风，提高干燥煤粉的温度和炉膛区域温度，保证炉膛火焰充满度好，温度场分布均匀，为燃料的充分燃烧提供最有利的条件。
4、根据实际煤种情况，调整磨煤机出口分离器挡板，控制最佳煤粉细度，也可通过强化运行调整技能，合理控制一次风压风速、风量和风温等制粉系统运行参数，保证炉膛燃烧充分和稳定。
5、控制最佳过剩空气系数。优化锅炉风量、烟气氧量测点和表计的安装和测量，保证测量精度足够，数值准确，为运行人员采取合理配风、稳定燃烧提供基础数据支撑。
五、结语
本文对影响机械不完全燃烧损失的主要因素进行了详细介绍，并针对部分因素从配煤混煤、燃烧配风、制粉系统运行控制、锅炉漏风等几个大方面进行了简单陈述，提出了几点切实可行的措施。
参考文献:
[1] 张国光 固体不完全燃烧热损失对锅炉效率的影响 煤炭科学研究总院
论文作者:刘明亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 损失论文; 不完全论文; 灰分论文; 燃料论文; 空气论文; 《电力设备》2019年第4期论文;