淺析循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

胡津烽

杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司，浙江 杭州 310053

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)以其優(yōu)越的燃燒穩(wěn)定性、燃料適應(yīng)性、調(diào)峰能力，以及燃燒溫度可控制得相對較低、S02排放小等優(yōu)勢，CFB鍋爐燃燒技術(shù)最早在國外燃燒褐煤并取得成功，因此以燃燒褐煤為基礎(chǔ)的CFB鍋爐設(shè)計(jì)成為主要設(shè)計(jì)模式。在CFB技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)后，由于燃料的多樣性，CFB鍋爐在燃燒煙煤、無煙煤、貧煤以及其它劣質(zhì)煤時遇到困難。而另一方面，隨著煤粉在脫硫技術(shù)方面的不斷改進(jìn)、脫硫成本的不斷降低，使得CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫的優(yōu)越性相對下降，因而，優(yōu)化燃燒調(diào)整、提高CFB鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性是CFB鍋爐燃燒技術(shù)所必須解決的問題[1，2]。

1 影響CFB鍋爐燃燒效率的因素分析

1.1 燃料粒徑分布的影響

CFB鍋爐對燃料粒徑分布要求很高，合理的粒徑分布是鍋爐燃燒安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的重要保證。一般來說，細(xì)顆粒在爐內(nèi)能優(yōu)先燃燒，能提供鍋爐燃燒所需的起始熱量；粗顆粒在爐內(nèi)持續(xù)燃燒，能提供鍋爐燃燒所需的延續(xù)熱量。燃料粒徑對鍋爐的影響有以下幾點(diǎn)。

1）若細(xì)顆粒比例少，粗顆粒比例多，鍋爐流化所需一次風(fēng)量相應(yīng)增大，細(xì)顆粒逃逸出爐內(nèi)的幾率增高，鍋爐飛灰含碳量相應(yīng)上升；2）細(xì)顆粒比例多，粗顆粒比例少，在相同的流化風(fēng)下鍋爐床層上移，床溫升高，燃燒上移，鍋爐排煙溫度也相應(yīng)上升；3）燃料粒徑過粗還會影響到鍋爐流化和排渣，過粗的粒徑使流化變差，鍋爐長期運(yùn)行時易造成結(jié)焦。針對FOSTER WHEELER公司的選擇性冷渣器，顆粒過粗更易使排渣不暢甚至結(jié)焦。

1.2 風(fēng)量(氧量)的影響

風(fēng)量調(diào)整能有效地改善風(fēng)、煤灰的混合程度，提供最佳的燃料、供風(fēng)的混合方式，同時也是鍋爐床溫調(diào)整的主要手段之一。風(fēng)量調(diào)整的主要任務(wù)是：1）維持最佳風(fēng)煤比；2）維持床溫在對應(yīng)負(fù)荷范圍內(nèi)；3）維持合理的煙氣含氧量； 4）維持鍋爐爐膛負(fù)壓在±50Pa范圍內(nèi)，維持送風(fēng)量和引風(fēng)量的平衡。風(fēng)量調(diào)整是循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整的關(guān)鍵因素之一。

1.3 分離器分離效率及返料量控制的影響

大型循環(huán)流化床鍋爐較多采用旋風(fēng)分離器。目前分離器的直徑在6.5m～9m之間。影響分離效率的主要因素包括切向進(jìn)口煙氣流速、煙氣溫度和粘度、灰粒徑、進(jìn)口灰濃度以及分離器自身的結(jié)構(gòu)尺寸等等。

實(shí)際運(yùn)行中返料量的控制對爐內(nèi)灰濃度及灰平衡的建立具有相當(dāng)重要的作用，也是維持熱循環(huán)回正常的重要保障。返料風(fēng)量過小將引起爐內(nèi)灰濃度偏低，返料不暢，造成燃燒效率下降；返料風(fēng)量過大將造成返料風(fēng)沿立管反竄至分離器下部，從而破壞分離器內(nèi)氣固兩相流復(fù)雜的徑向速度分布，破壞符合高效分離效率的流場。

1.4 煤質(zhì)的影響

煤質(zhì)的變化是CFB鍋爐燃燒調(diào)整的首要研究對象。發(fā)熱量的高低、揮發(fā)份的大小、水份、灰份及含硫量的變化都會在不同程度上對鍋爐燃燒帶來影響。

1）當(dāng)燃料發(fā)熱量改變時，床內(nèi)熱平衡的改變將影響床溫，同時還影響密相區(qū)燃燒份額。燃料發(fā)熱量越高，理論燃燒溫度也越高，對給定的床層受熱面積和密相區(qū)燃燒份額，床溫越高；

2）燃料揮發(fā)份越高，鍋爐爐膛出口溫度越高。固定碳與揮發(fā)份之比是影響鍋爐燃燒效率的重要因素；

3）灰份越高時，燃燒所需煤量越大，對分離和返料來說，灰份越大，飛灰份額越大，分離效率也就越低。

2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整的方法

2.1 燃煤粒徑分布的調(diào)整

CFB鍋爐對燃煤粒徑要求視煤種而異，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般按下式計(jì)算入爐煤<1mm的份額。

式中，Vdaf-入爐煤可燃基揮發(fā)份，%；D1-入爐煤中<1mm的份額，%。

即低揮發(fā)份的煤粒徑應(yīng)小，高揮發(fā)份的煤粒徑應(yīng)粗些。因?yàn)楦邠]發(fā)份的燃煤在爐內(nèi)燃燒時更容易爆裂而裂解成細(xì)的顆粒，且相對更容易燃燼。

2.2 風(fēng)量的調(diào)整

在一定的范圍內(nèi)，提高鍋爐的總風(fēng)量能提高燃燒效率，但總風(fēng)量提高到一定的程度，燃燒效率會呈下降的趨勢，經(jīng)驗(yàn)來說，爐膛出口氧量控制在4%～6%，鍋爐燃燒效率較高。

2.3 一、二次風(fēng)比例的調(diào)整

一、二次風(fēng)比例的調(diào)整對燃料初燃燒和燃燼非常關(guān)鍵。一、二次風(fēng)的調(diào)整應(yīng)針對鍋爐煤種、床溫及入爐煤粒徑而進(jìn)行。一次風(fēng)在維系床料流化的基礎(chǔ)上，揮發(fā)份高、發(fā)熱量高的煤，應(yīng)適當(dāng)提高一次風(fēng)量，降低二次風(fēng)量。反之，揮發(fā)份低、發(fā)熱量低的煤，應(yīng)適當(dāng)降低一次風(fēng)量，提高二次風(fēng)量，同時保持較高的床溫水平。運(yùn)行中應(yīng)提高二次風(fēng)壓保持二次風(fēng)的剛性。

2.4 運(yùn)行料層及濃度的調(diào)整

運(yùn)行料層（床壓）主要通過排渣來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行中是維持高床壓還是低床壓應(yīng)在以下幾點(diǎn)考慮：1）循環(huán)倍率高，可適當(dāng)降低床壓運(yùn)行；2）燃煤揮發(fā)份低，發(fā)熱量高，可維持較高的床壓；3）燃煤粒徑細(xì)，可適當(dāng)降低一次風(fēng)量，維持略低床壓。

2.5 分離器的分離效率與返料量的控制與調(diào)整

在運(yùn)行中，分離器的分離效率一般是固定的難以調(diào)整，通過調(diào)整一、二次風(fēng)，調(diào)整煙氣流速可改變分離效率，這要分析煙氣中灰粒徑大小，一般煙氣灰粒徑小于400 μm時，分離器是難以分離的。在鍋爐停爐檢修時，要檢查分離器的狀況是否完好，如有損壞，應(yīng)嚴(yán)格按圖紙尺寸要求進(jìn)行修復(fù)。鍋爐返料量可通過返料風(fēng)調(diào)整，然而運(yùn)行中返料風(fēng)的調(diào)整應(yīng)十分謹(jǐn)慎。

3 結(jié)論

CFB鍋爐技術(shù)屬于低溫燃燒技術(shù)，在鍋爐調(diào)試及燃燒調(diào)整中，床溫、風(fēng)量、燃料粒徑和床層高度、返料量是幾個最為重要的指標(biāo)，實(shí)際上，CFB鍋爐的調(diào)試核心是通過調(diào)試，能正確建立良好的熱循環(huán)回路，而燃燒調(diào)整的核心是通過調(diào)整維持良好的熱循環(huán)回路。本文通過對于循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整問題的研究，能夠優(yōu)化鍋爐運(yùn)行工況，確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；降低鍋爐飛灰含碳量、排煙溫度等指標(biāo)，提高鍋爐效率。

[1]吳劍恒.福建無煙煤在循環(huán)流化床鍋爐中的優(yōu)化燃燒[J].鍋爐技術(shù)，2004，35(6).

[2]吳劍恒，俞金樹.燃用福建無煙煤的CFB鍋爐優(yōu)化燃燒[J].鍋爐制造，2005(1).