循環(huán)硫化床鍋爐的燃燒控制

李延彬

摘要：從分析循環(huán)流化床鍋爐的燃燒和傳熱機(jī)理入手，結(jié)合鍋爐循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論述了常規(guī)情況下與循環(huán)流化床鍋爐燃燒有關(guān)的工況控制和調(diào)整問題。

關(guān)鍵詞：燃燒控制；循環(huán)流化床

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、低污染的節(jié)能產(chǎn)品。自問世以來，在國內(nèi)外得到了迅速的推廣與發(fā)展。但由于循環(huán)流化床鍋爐自身的特點(diǎn)，在運(yùn)行操作時不同于層燃爐和煤粉爐，如果運(yùn)行中不能滿足其對熱工參數(shù)的特殊要求，極易釀成事故。而目前有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐操作運(yùn)行方面的資料還較少，筆者根據(jù)幾年來鍋爐設(shè)計及現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行參數(shù)的控制與調(diào)整作了一下簡述，希望能對鍋爐運(yùn)行人員有所啟發(fā)。

1 循環(huán)流化床鍋爐總體結(jié)構(gòu)

循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對流煙道三部分組成。其中燃燒系統(tǒng)包括風(fēng)室、布風(fēng)板、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分；氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置和返料裝置兩部分；對流煙道包括過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等幾部分。

2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱特性

循環(huán)流化床鍋爐屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛，送風(fēng)一般設(shè)有一次風(fēng)和二次風(fēng)，有的生產(chǎn)廠加設(shè)三次風(fēng)，一次風(fēng)由布風(fēng)板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風(fēng)沿燃燒室高度分級多點(diǎn)送入，主要是增加燃燒室的氧量保證燃料燃燼；三次風(fēng)進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒。燃燒室內(nèi)的物料在一定的流化風(fēng)速作用下，發(fā)生劇烈擾動，部分固體顆料在高速氣流的攜帶下離開燃燒室進(jìn)入爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內(nèi)壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進(jìn)入物料分離裝置，爐膛內(nèi)形成氣固兩相流，進(jìn)入分離裝置的煙氣經(jīng)過固氣分離，被分離下來的顆料沿分離裝置下部的返料裝置送回到燃燒室，經(jīng)過分離的煙氣通過對流煙道內(nèi)的受熱面吸熱后，離開鍋爐。因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐設(shè)有高效率的分離裝置，被分離下來的顆料經(jīng)過返料器又被送回爐膛，使鍋爐爐膛內(nèi)有足夠高的灰濃度，因此循環(huán)流化床鍋爐不同于常規(guī)鍋爐爐膛僅有的輻射傳熱方式，而且還有對流及熱傳等傳熱方式，大大提高了爐膛的傳導(dǎo)熱系數(shù)，確保鍋爐達(dá)到額定出力。

3 循環(huán)流化床鍋爐主要熱工參數(shù)的控制與調(diào)整

3.1 料層溫度料層溫度是指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度。它是一個關(guān)系到鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。料層溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風(fēng)板200-500mm左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度15-25mm，數(shù)量不得少于2只。在運(yùn)行過程中要加強(qiáng)對料層溫度監(jiān)視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結(jié)焦造成停爐事故；溫度太低易發(fā)生低溫結(jié)焦及滅火。必須嚴(yán)格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不應(yīng)低于800℃。在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)料層溫度發(fā)生變化時，可通過調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量及送回燃燒室的返料量，調(diào)整料層溫度在控制范圍之內(nèi)。如料層溫度超過970℃時，應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于800℃時，應(yīng)首先檢查是否有斷煤現(xiàn)象，并適當(dāng)增加給煤量，減少一次風(fēng)量，加大返料量，使料層溫度升高。一但料層溫度低于700℃，應(yīng)做壓火處理，需待查明溫度降低原因并排除后再啟動。

3.2 返料溫度返料溫度是指通過返料器送回到燃燒室中的循環(huán)灰的溫度，它可以起到調(diào)節(jié)料層溫度的作用。對于采用高溫分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其返料溫度較高，一般控制返料溫度高出料層溫度20-30℃，可以保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，同時起到調(diào)整燃燒的作用。在鍋爐運(yùn)行中必須密切監(jiān)視返料溫度，溫度過高有可能造成返料器內(nèi)結(jié)焦，特別是在燃用較難燃的無煙煤時，因?yàn)榇嬖谌剂虾笕嫉那闆r，溫度控制不好極易發(fā)生結(jié)焦，運(yùn)行時應(yīng)控制返料溫度最高不能超過1000℃。返料溫度可以通過調(diào)整給煤量和返料風(fēng)量來調(diào)節(jié)，如溫度過高，可適當(dāng)減少給煤量并加大返料風(fēng)量，同時檢查返料器有無堵塞，及時清除，保證返料器的通暢。

3.3 料層差壓料層差壓是一個反映燃燒室料層厚度的參數(shù)。通常將所測得的風(fēng)室與燃燒室上界面之間的壓力差值作為料層差壓的監(jiān)測數(shù)值，在運(yùn)行都是通過監(jiān)視料層差壓值來得到料層厚度大小的。料層厚度越大，測得的差壓值亦越高。在鍋爐運(yùn)行中，料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質(zhì)量，如料層厚度過大，有可能引起流化不好造成爐膛結(jié)焦或滅火。一般來說，料層差壓應(yīng)控制在7000-9000Pa之間。料層的厚度(即料層差壓)可以通過爐底放渣管排放底料的方法來調(diào)節(jié)。用戶在使用過程中，應(yīng)根據(jù)所燃用煤種設(shè)定一個料層差壓的上限和下限作為排放底料開始和終止的基準(zhǔn)點(diǎn)。

3.4 爐膛差壓爐膛差壓是一個反映爐膛內(nèi)固體物料濃度的參數(shù)。通常將所測得的燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差作為爐膛差壓的監(jiān)測數(shù)值。爐膛差壓值越大，說明爐膛內(nèi)的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數(shù)越大，則鍋爐負(fù)荷可以帶得越高，因此在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)所帶負(fù)荷的要求，來調(diào)節(jié)爐膛差壓。而爐膛差壓則通過鍋爐分離裝置下的放灰管排放的循環(huán)灰量的多少來控制，一般爐膛差壓控制在500-2000Pa之間。用戶根據(jù)燃用煤種的灰份和粒度設(shè)定一個爐膛差壓的上限和下限作為開始和終止循環(huán)物料排放的基準(zhǔn)點(diǎn)。此外，爐膛差壓還是監(jiān)視返料器是否正常工作的一個參數(shù)。在鍋爐運(yùn)行中，如果物料循環(huán)停止，則爐膛差壓會突然降低，因此在運(yùn)行中需要特別注意。

4 需要特別說明的幾個問題

4.1 返料量控制返料量是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行操作時不同于常規(guī)鍋爐之處，根據(jù)前面提到的循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱的特性，返料量對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因?yàn)樵跔t膛里，返料灰實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱，因此有較高的傳熱系數(shù)，(其傳熱效率約為煤粉爐的4-6倍)通過調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。另一方面，返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關(guān)系，也就是說，分離器的分離效率越高，分離出的煙氣中的灰量就越大，從而鍋爐對負(fù)荷的調(diào)節(jié)富裕量就越大，操作運(yùn)行相對就容易一些。

4.2 風(fēng)量的調(diào)整在鍋爐運(yùn)行過程中，許多用戶往往只靠風(fēng)門開度的大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量，但對于循環(huán)流化床鍋爐來說，其對風(fēng)量的控制就要求比較準(zhǔn)確。對風(fēng)量的調(diào)整原則是在一次風(fēng)量滿足流化的前提下，相應(yīng)地調(diào)整二次風(fēng)和三次風(fēng)量。因?yàn)橐淮物L(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量的好壞，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行前都要進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn)，并作出在不同料層厚度(料層差壓)下的臨界流化風(fēng)量曲線，在運(yùn)行時以此作為風(fēng)量調(diào)整的下限，如果風(fēng)量低于此值，料層就可能流化不好，時間稍長就會發(fā)生結(jié)焦。對二次風(fēng)量的調(diào)整主要是依據(jù)煙氣中的含氧量多少，通常以過熱器后的氧量為準(zhǔn)，一般控制在3-5%左右，如含氧量過高，說明風(fēng)量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失2；如過小又會引起燃燒不完全，增加化學(xué)不完全燃燒損失3和機(jī)械不完全燃燒損失4。如果在運(yùn)行中總風(fēng)量不夠，應(yīng)逐漸加大鼓引風(fēng)量，滿足燃燒要求，并不斷調(diào)節(jié)一二三次風(fēng)量，使鍋爐達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。

筆者認(rèn)為，以上參數(shù)對循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。在運(yùn)行中還要結(jié)合所燃用煤質(zhì)及當(dāng)時負(fù)荷的情況，嚴(yán)格監(jiān)控料層差壓、溫度、爐膛差壓和返料溫度，通過不斷調(diào)整給煤量、風(fēng)量及返料量，使鍋爐達(dá)到最佳的運(yùn)行效果，最大限度的發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐高效節(jié)能的優(yōu)勢。