淺析流化床鍋爐燃燒調(diào)節(jié)

鄧素娟

(山東省電力學(xué)校，山東泰安271000)

0 引言

近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，運(yùn)行效果不夠理想,而燃燒方面的問(wèn)題占有相當(dāng)大的比重。鍋爐設(shè)備運(yùn)行的目的就是生產(chǎn)合格的蒸汽，而在其生產(chǎn)過(guò)程中，反應(yīng)運(yùn)行工況的各狀態(tài)參數(shù)因一些外部或內(nèi)部因素的變化而發(fā)生變化。為了保證鍋爐運(yùn)行的各狀態(tài)參數(shù)能在其安全、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)波動(dòng)，就需要通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，特別是燃燒調(diào)節(jié)來(lái)滿足。

1 爐膛差壓的調(diào)節(jié)

爐膛壓差的調(diào)節(jié)實(shí)際上也是返料量的調(diào)節(jié)。爐膛壓差主要指的是:燃燒室上部區(qū)域與爐膛出口之間的壓力，它反映爐膛循環(huán)物料濃度量大小的參數(shù)。爐內(nèi)循環(huán)物料越多，爐膛差壓越大，爐內(nèi)傳熱系數(shù)越高；反之越少，爐內(nèi)循環(huán)的上下湍動(dòng)，使?fàn)t膛內(nèi)傳熱不僅有對(duì)流和輻射傳熱而且還有循環(huán)物料與水冷壁之間的熱傳導(dǎo)，這就大大提高了爐內(nèi)的傳熱系數(shù)，此爐膛差壓越大，爐內(nèi)傳熱系數(shù)越高，鍋爐負(fù)荷越高。爐內(nèi)循環(huán)物料濃度改變，傳熱系數(shù)必然改變，從而使傳熱量改變。一次風(fēng)比減小，二次風(fēng)比增加，爐膛上部稀相區(qū)物料濃度和燃燒份額都增大，爐膛上部及出口煙溫升高，從而增加相應(yīng)受熱面的傳熱量，滿足負(fù)荷增加的需要。一般情況下，爐膛差壓控制在0.3～6 kP之間。在運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)不同負(fù)荷保持不同的爐膛差壓，差壓太大時(shí)應(yīng)從放灰器中放掉部分循環(huán)物料。另外，返料裝置是關(guān)系鍋爐燃燒效率和運(yùn)行調(diào)節(jié)的一個(gè)重要部件，其工作的可靠性對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要影響，當(dāng)返料裝置堵突然降低，甚至為零，這就嚴(yán)重影響鍋爐的正常運(yùn)行和燃燒效率。因此，爐膛差壓不僅反映循環(huán)物料濃度大小的參數(shù)，而且也是反映返料裝置工作是否正常的參數(shù)，在流化床鍋爐的燃燒調(diào)整過(guò)程中，我們特別注意爐膛差壓這個(gè)參數(shù)的變化和調(diào)整。

2 風(fēng)量調(diào)節(jié)

對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)量調(diào)整,不僅包括一次風(fēng)量的調(diào)整,二次風(fēng)量的調(diào)整,有時(shí)還包括二次風(fēng)上、下段,以及播煤風(fēng)和回料風(fēng)的調(diào)整和分配等。就一次風(fēng)而言，它的主要作用是保證物料處于良好的流化狀態(tài)，同時(shí)為燃料提供部分氧氣。一次風(fēng)壓過(guò)低，燃料不能正常流化，影響鍋爐負(fù)荷；一次風(fēng)壓過(guò)大，不僅會(huì)影響脫硫，而且還增大了不必要的循環(huán)倍率，使受熱面磨損加劇，風(fēng)機(jī)電耗增大。因此，無(wú)論在額定負(fù)荷，還是在最低負(fù)荷，都要嚴(yán)格控制一次風(fēng)量使其保持在良好的流化風(fēng)量范圍內(nèi)。二次風(fēng)一般是補(bǔ)充燃燒所需要的空氣。二是起到擾動(dòng)作用，加強(qiáng)氣、固兩相混合；三是改變爐內(nèi)燃燒物料的濃度分布，所以二次風(fēng)一般在密相區(qū)的上部噴入爐膛。一、二次風(fēng)的配比，對(duì)流化床鍋爐的運(yùn)行非常重要，鍋爐啟動(dòng)時(shí)，先投少量二次風(fēng)，燃燒所需要的空氣主要有一次風(fēng)供給。一次風(fēng)在任何情況下不能低于最小臨界流化風(fēng)量，不然，則易發(fā)生結(jié)焦；二次風(fēng)主要根據(jù)煙氣的氧含量來(lái)調(diào)整，含氧量低說(shuō)明爐內(nèi)缺氧，應(yīng)增加二次風(fēng)量，反之則應(yīng)減少二次風(fēng)量，一般二次風(fēng)調(diào)整中的參考依據(jù)是控制過(guò)熱器后煙氣氧含量在3%～5%之間。播煤風(fēng)和回料風(fēng)調(diào)節(jié)是根據(jù)給煤量和回料量的大小調(diào)節(jié)，負(fù)荷增加，給煤量和回料量必須增加，播煤風(fēng)和回料風(fēng)也相應(yīng)增加，因此，播煤風(fēng)和回料風(fēng)是隨負(fù)荷增加而增大的。這樣，我們?cè)趯?shí)際的運(yùn)行操作中可根據(jù)給煤量和回料量的大小來(lái)做相應(yīng)的調(diào)整。

3 給煤量調(diào)節(jié)

主要是通過(guò)給煤量，一次風(fēng)壓，二次風(fēng)量，一、二次風(fēng)分配，床溫等的控制來(lái)調(diào)整。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,爐內(nèi)煤粒的燃燒過(guò)程十分復(fù)雜,煤粒的燃燒調(diào)整也相當(dāng)困難,循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷變化范圍和變化速度因鍋爐型號(hào)、燃料種類、性質(zhì)的不同而不同。不同煤種在流化床鍋爐燃燒份額見(jiàn)表1。

表1 不同煤種在流化床鍋爐燃燒份額

表1主要指不同煤種在流化床密相區(qū)的燃燒份額。不同煤種在流化床密相區(qū)的燃燒份額的不同，這就直接影響給煤量的調(diào)節(jié)。一般循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷可在25%～110%范圍內(nèi)變化，升負(fù)荷速度大約為每分鐘5%～7%，降負(fù)荷大約為每分鐘10%～15%。，在負(fù)荷上升時(shí)，投煤量和風(fēng)量都相應(yīng)增加，改變給煤量和總風(fēng)量是最常用也是最基本的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法。當(dāng)然煤性質(zhì)一定時(shí)，給煤量總是與一定的鍋爐負(fù)荷相適應(yīng)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，給煤量也成比例發(fā)生變化，改變給煤量和改變風(fēng)量應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。一般在增加負(fù)荷時(shí)，通常是先增加風(fēng)，后增加煤，而在減小負(fù)荷時(shí)應(yīng)先減煤，后減風(fēng)，以減少燃燒損失。

4 床層溫度的調(diào)節(jié)

循環(huán)流化床鍋爐中床溫的控制目前一般在密相區(qū)布置受熱面和布置外置式換熱器兩大類型。第一種主要靠調(diào)節(jié)風(fēng)量和返料量來(lái)調(diào)節(jié)一是加大風(fēng)量把密相區(qū)熱量帶入爐內(nèi)稀相區(qū)，再是改變床內(nèi)的固體顆粒濃度，從而改變床內(nèi)的熱量來(lái)改變床溫；第二種方案則是調(diào)節(jié)進(jìn)入流化床換熱器和直接返回燃燒室的固體物料的比例，進(jìn)而調(diào)節(jié)總循環(huán)物料的溫度，來(lái)調(diào)節(jié)床溫。一般來(lái)說(shuō)，正常床溫是循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，床溫太高，不利于燃燒脫硫，床溫過(guò)低，對(duì)煤粒著火和然燒少不利。一般床溫可控制在830～930℃的范圍內(nèi)，安全運(yùn)行，一般對(duì)于采用石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫的鍋爐，床溫最好控制在家830～930℃范圍內(nèi)，這個(gè)溫度是石灰石脫硫劑的最佳反應(yīng)溫度。影響床溫的因素主要是風(fēng)、煤、物料循環(huán)量，一般情況下，通過(guò)改變給煤量和給風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)床溫，調(diào)整一、二次風(fēng)比例來(lái)調(diào)整床溫，盡可能不要采用返料量的方法。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)爐溫，氣壓稍有變化時(shí)，就要及時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化趨勢(shì)小幅度調(diào)節(jié)燃燒量，不要等爐溫、汽壓較大時(shí)才開始調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷上升時(shí)，同時(shí)增加投煤量和風(fēng)量會(huì)使床溫水平有所提高。減少給煤量也能提高爐溫上升，不但不要中斷給煤量，且把給煤量減到比正常值低的水平，同時(shí)增加一次風(fēng)量，減少二次風(fēng)，如果溫度停止上升，就要把給煤量恢復(fù)到正常值，不要等爐溫下降時(shí)在增加給煤量，因煤燃燒由一定的延時(shí)時(shí)間，由于給煤量較難控制，一般運(yùn)行中要隨時(shí)監(jiān)視爐溫的變化，及時(shí)調(diào)整風(fēng)量來(lái)保證床溫。

5 料層高度的調(diào)節(jié)

流化床鍋爐在運(yùn)行中，床層過(guò)高或過(guò)底都會(huì)影響流化質(zhì)量，甚至引起結(jié)焦。放底渣是常用的穩(wěn)定床高的方法，在連續(xù)放底渣的情況下放渣速度是由給煤速度、燃料灰分和底渣份額確定的，并與排渣機(jī)或冷渣機(jī)本身的工作條件協(xié)調(diào)，在定期放渣時(shí)，通常的作法設(shè)定床層降值或用控制點(diǎn)壓力下限作為開始放底渣的基準(zhǔn)，而設(shè)定的壓降或壓力下限則作為停止放渣的基準(zhǔn)。如果流化狀態(tài)惡化，大渣沉積將很快在密相底部形成底溫層，故監(jiān)測(cè)密相區(qū)各點(diǎn)的溫度是非常重要的，風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度一定時(shí)，隨著床溫或床層阻力的增加，進(jìn)入床層的風(fēng)量將會(huì)減少，故放渣一段時(shí)間后風(fēng)量要有所增加。有史料層高度也會(huì)用爐床布風(fēng)板下的風(fēng)室靜壓表來(lái)反映。我們可以根據(jù)經(jīng)壓力的變化情況，了解運(yùn)行中沸騰料層的高低和流化質(zhì)量的好壞良好的流化燃燒狀態(tài)下，壓力表指針擺動(dòng)幅度較小且頻率高；如果指針變化緩慢且擺動(dòng)幅度加大，說(shuō)明流化質(zhì)量較差，這時(shí)應(yīng)進(jìn)行合理的調(diào)整?？傊?，維護(hù)相對(duì)穩(wěn)定的床高或爐膛壓降是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中十分必要的。

6 結(jié)論

山東省電力學(xué)校仿真中心仿真的徐州電廠135 MW循環(huán)流化床鍋爐，基于上述5個(gè)方面的調(diào)節(jié)，運(yùn)行良好。而且循環(huán)流化床鍋爐在其環(huán)保方面的突出優(yōu)勢(shì)，非常適合我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的要求，近年來(lái)得到迅速的發(fā)展，但循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展歷史還比較短，存在或出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題。就循環(huán)流化床鍋爐燃燒問(wèn)題進(jìn)行的探討，為循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行提供有關(guān)燃燒調(diào)節(jié)的參考。