关键词：飞灰残碳、再循环、循环倍率、颗粒度、控制。

锅炉飞灰残碳指标是锅炉运管理的一项重要的技术指标。直接关系到锅炉的燃烧效率及锅炉效率。并且也是工艺控制人员技术水平的体现的重要对比指标。为更好让业务技术发挥节能效果，减少资源浪费。通过技术交流提升CFB流化床锅炉的经济控制水平。全方位推进有效能源科学利用发挥作用。结合学习研究汇总如下：

一、同粒度煤种的运行对飞灰残碳的影响;

对于粒度比例单一的煤种，在运行过程中如果大颗粒比例偏大，锅炉负荷不易达到设计能力，煤种粒度过小，造成密相区同稀相区不够稳定均能导致飞灰残碳指标不稳定;这是同一种燃料而言。实际上，粒度的比例关系同煤质固有的性质，加上匹配的风场流动是一条控制逻辑，三点一线。在智能化逐渐渗透的今天，就风煤配比而言，所需要采集的样本可分为、煤种的粒度线性关系;煤种的工业分析关系;一次风流化对应关系;二次风煤种变化系数关系;等等。每一个工况对应一组运行状态。最终实现经济残碳条件下对应的锅炉在该煤种特性条件下的负荷状态。

二、循环倍率对飞灰残碳的影响：

循环流态化气固流动特征主要表现在局部结构上的颗粒团聚现象及整体结构上颗粒浓度高且总体向下的运动“环-核”流动结构。这种局部和整体不均匀性相互关联影响，是循环流化床气固两相流的重要特征。

循环流化床内边壁固体颗粒向下流动，而向下流动的边壁流总是会和床中心区域向上的运动的固体颗粒发生质量和动量的交换，这就是内循环。固体颗粒被分离器分离后有返料器重新送回床内而建立起来的循环称为外循环。数据测算：内循环约是外循环的3至5倍。

边壁层：因颗粒的下降流四周及不同高度处边壁层厚度范围100-400mm。

不同炉膛高度边壁层内颗粒下降的流速不同，越远离炉顶，边壁层内颗粒的下降速度越快。

试验数据：炉顶处边壁层下降流速仅是-2米;距离炉顶30米处颗粒下降速度高达-8米;

内循环强化了炉内传热和传质过程，延长固体的物料的停留时间，保证炉膛温度场均匀;

来自布风板斜线扩散的上升气流碰撞，和加入物料及返料的影响不断有部分固体颗粒脱离主流向上的速度衰减或停止，颗粒团由于重力的作用获得向下的速度，导致颗粒团液态特征明显。

高倍率流化床锅炉，特定的颗粒完全燃烧的所需要的捕捉效率高;分离器的运行水平对飞灰残碳影响较大;低倍率流化床一次投资较大;循环倍率越高，锅炉的磨损区域越大，循环倍率越高温度场的差别梯度越小，锅炉的主要受热面设计可以适当设计偏小，飞灰残碳的指标受分离器的效率影响较大，如果分离器的设计同煤种颗粒对应偏小时，系统的阻力会增加，工艺条件导致飞灰残碳指标波动较大;

三、分离器效率对飞灰残碳的影响;

分离器捕捉能力影响因素随着设计标高同分离器的效率成梯度对应;不同的煤种按照设计煤种燃烧燃尽的要求，确定必要的中心分离高度及分离器的设计性能，满足该飞灰浓度条件下的分离捕捉能力，使之实现物料达到设计燃尽条件。在实践中，工业锅炉逐渐的被流化床锅炉煤种适应性宽，环保性能好的优势被彰显。由于燃烧形势的优势，在不同的锅炉设计厂家理念的认识，权重界限的不同，流化床燃烧工业化炉型，体现的各不相同。为此，出现锅炉负荷达不到设计能力或锅炉负荷的控制调节范围不灵活等诸多问题。好多技术改造厂家为增强现有燃料或工艺条件下的设备缺陷，强化局部设施的单一的经济性能，牺牲长期的设备整体设计性能，通过改善分离器的入口切向流速及分离器内离心物料的旋流物料厚度，使得局部磨损及能耗漏风性能增强，单耗偏高与设计指标。导致局部区域的磨损加剧，设备综合周期性能减弱。当原料煤种的灰分指标发生变化时，高灰性能适应性较差，锅炉密相层的指标不能实现经济控制，导致锅炉整体的原设计优势不能高效释放。

分离器效率过低，燃用低灰分煤种会导致炉内循环量及浓度不足，影响锅炉带负荷。

从设计角度，同等炉型的设计对比：

1、锅炉炉膛净高度31米，布风板面积只有26平米;炉膛计算流速6米/秒;

2、锅炉净高度33米，布风板面积为31平米，烟气流速为5米/秒;

实践证明，流速高颗粒在炉内停留时间短，燃用低挥发分煤种时可燃物含量会受到相应的影响。为此，在设计过程成中，要考虑外循环倍率受炉膛出口高度及截面物流介质浓度的限制。由于飞灰理论上指标的限制，分离器的选择水平受到限制。

四、锅炉炉型设计对煤种适应性的影响;

锅炉对原始设计燃料的标准确定受热面的布置。由于设计煤种确定锅炉整体的换热水平，所以在煤种或配风发生变化时，后续的物料热熔负荷发生变化，会出现局部超温及工艺介质达不到设计指标的现象。从而也会出现物料指标的波动，控制不合理可能出现飞灰残碳指标波动的风险。为此，我们对原始设计的了解非常必要，他是设备最佳经济性能操作指南。

五、氧量指标对残碳的影响;

燃尽氧量的控制对飞灰残碳影响较大;伴随着灰浓度的增加氧量的耗氧增加，与同等煤质条件下最低耗氧能力是不一样的，为此，需要选择适当的氧量水平。在高浓度飞灰或高负荷状态下运行时的经济氧指标一般偏低。对于质地坚硬的固定碳较高的无烟煤，着需要炉膛出口氧量一般控制在4%-5%的范围比较经济。

氧量水平结合飞灰残碳，可以评价锅炉的燃烧控制水平;负荷状态的经济性能;设备运行状态燃料的品质的标准。

六、截面积运行风速对残碳的影响;

循环灰大量存在于炉膛中，维持了炉膛内灰浓度分布，灰浓度的大小直接影响受热面的传热系数。大量的灰在炉内及循环回路中流动，会同时作为热量的携带介质，将主要在炉膛下部燃烧的释放热量携带到炉膛中上部及循环回路中。在流化风速一定的情况下，循环流化床锅炉内物料浓度主要由循环物料质量流率决定。

截面积的风量均匀性导致颗粒炉内分布的均匀程度，对质量流率影响较大，这个稳定性越高碳的控制水平越高;在气固两项流体运动规律告诉我们，不同颗粒在一个截面积运动展现的是一种不同曲线的运动模式，单颗粒研究发现，在细小颗粒体现的是过度运行状态;而大颗粒在同等截面状态下是反复循环模式运动。他们不同颗粒直径在同等截面风速状态下运动高度及运动周长是不相同的。每一次循环就是一次碰撞，就是一次能量的传递。在高温的环境，颗粒实现破裂能量释放的燃烧过程。由于截面积风速均匀可能使得颗粒携带颗粒直径比例均匀，颗粒截面积传热交换后热熔水平较好从而实现残碳稳定。

七、一二次风比例控制对残碳的影响;

结合燃料及煤质特点，一次风对残碳影响是比较明显的;有的煤种适应于燃尽，燃尽时间比较短，可以适当增加一次风的方式组织负荷，二次风适当的控制比例小点，如果煤质不易燃尽可以适当降低一次风量，提高二次风的比例强化颗粒扰动周长延长燃烧时间及提供充足的颗粒燃尽蓄氧量，提高颗粒燃尽的条件。为此，锅炉优化控制是一个宽阔的课题，不能用一句话解释。总体需要结合煤种及粒度分布状况、炉型、一二次风的比例层级及配套的辅助设施的最佳配置实现。

八、布风效果对残碳影响;

不同蒸发量锅炉布风效果，同风速及炉膛的截面积有很大的对应关系，由于受设备投资造价的影响，为了保证流化保证电耗性能指标维持炉型长远利益，风室压力越低越好;为了保证锅炉本体设备耗材的成本减低，炉膛的截面积越小越好;为了保证工艺运行稳定性的水平及防磨长周期的需要，炉膛的截面积不能过小;这就对流化截面积流速提出一定要求。为保证炉膛容积负荷，实现理论水平，布风效果在改善燃烧结构方面起到积极辅助作用。

布风均匀性影响颗粒的流化高度，对于同等截面积条件下，满足流化的条件，风帽孔径越密集，风室压力越高流化高度越低;对局部物料热熔偏差越小。同等工艺条件下飞灰残碳水平越低。对煤种飞灰燃烧调整的空间越宽。

布风均匀性越强，截面积热熔负荷，可能达到的最大界面流速，热负荷的匹配能力，风机型号的匹配的最好水平，预期燃烬的水平越好。

九、返料量增加对残碳影响;

返料的进入对炉膛的密相区温度均匀性影响，返回的物料中的残碳颗粒，没有挥发成分，燃尽的条件一个是足够燃尽时间，一个是有效的燃尽所需足够的温度。对于这些过度燃烧的颗粒物。如果强化燃尽，要保持以上两项条件上做文章。一位强调循环倍率增加负荷的控制方式，从科学高效的运行模式上分析不是十分经济高效的。不论奥斯龙技术还是美国CPC细粒子低速流化床技术的理念对比，降低锅炉磨损增加热容积才是流化床锅炉长足发展的设计理念。

十、密相区温度控制对飞灰残碳的影响;

煤质的不同，燃尽的时间也是不同的;煤种粒度梯度的不同，燃尽的时间也是不同的;不论如何强化燃烬都是将区域控制温度作为基础参数来研究的。对于质地坚硬的煤种，密相区温度选择确定尤为重要。煤颗粒燃尽时间受温度环境及颗粒质密度停留时间影响较为突出，为此研究飞灰残碳对于质地坚硬的煤种比较重要。

十一、同等工艺条件煤种变化对残碳的影响

挥发分高的煤种受燃尽时间的影响是比较明显的，一般情况挥发越高越容易燃尽，同等负荷条件下残碳越低;挥发份低的煤种，一个不易燃烧，一个不易燃尽。在同等炉型不变的条件下可以通过适当调整一次风同二次风的配风比例实现残碳的降低。但是，调节范围有限。同等工艺设备条件下，要想实现必要的残碳指标，必须在固定指标范围内失去负荷空间。

同等工艺条件下煤种粒度梯度细小颗粒比例偏低有助于飞灰的燃尽及负荷的调节。

同等条件下灰份比例的增加会导致工艺负荷变化明显。

总之，同以上的研究结论吻合。

十二、悬浮段的浓度控制对飞灰残碳的影响;

悬浮灰浓度越高颗粒上升速度越慢越是有益于燃尽;细小颗粒比例越大，颗粒物悬浮的空间的阻力增加，下部气固流化速度均匀性越好，单颗粒循环次数增加，颗粒燃尽的可能性增加，不过，伴随着灰份及吞煤量的的加大耗氧水平的提高，锅炉的指标发生梯度变化，导致燃烧的效率降低，飞灰残碳会趋向升高。

通过综述，以上关于飞灰残碳影响因素的剖析，降低飞灰并不是一个环节的优化控制可以实现的，它是人、机、物、料、环的综合优化管理的集中表现;它是技术综合渗透的集中体现。

参考文献

1 循环流化床锅炉改造技术。P42-

2 中国电力出版社（循环流化床锅炉理论设计与运行）。

3 西安交通大学出版社（锅炉）

4 清华大学出版社（循环流化床锅炉设计与计算）

作者介绍：

李国峰，续读本科学历，现担任河南省晋能控股装备制造集团天庆公司安环部部长，在日常环保、节能管理实践中，边学边干，解决天庆公司环保、节能方面的诸多瓶颈问题。

主要业绩：

1、指导、协助热动车间，对原有的电袋除尘、SNCR脱硝、氨法脱硫等环保设施进行了超低排放改造;

2、指导、解决了克劳斯硫回收尾气不能稳定达标排放的环保隐患;

3、通过锅炉达标提效改造解决锅炉负荷偏低，设备运行周期短，整体稳定差的设备运行局面;

4、个人多次被公司及地方政府评选为先进工作者称号。

作者简介：李国峰（1985.03-），男，汉，山西永济人，专科，工程师，研究方向：安全、环保及节能管理。

河南省晋能控股装备制造集团天庆公司热动车间 454592