循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整措施探討

趙中坤

（大慶石化公司熱電廠鍋爐車間，黑龍江 大慶 163000）

1 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)缺點

1.1 循環(huán)流化床鍋爐的缺點

循環(huán)流化床鍋爐較化煤粉爐而言，其熱效率要低一些

1.1.1 循環(huán)流化床鍋爐所用燃料比煤粉爐所用煤粉要粗得多。燃料越粗，越不易燃盡，因而機(jī)械不完全損失較大。

1.1.2 循環(huán)流化床鍋爐的爐膛溫度較煤粉爐要低得多。若爐溫低于800℃～900℃時則CO(一氧化碳)不易著火燃燒或燃燒不完全，從而增加了化學(xué)不完全燃燒熱損失。

1.1.3 循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中應(yīng)保證料層厚度在一定范圍內(nèi)，以確保良好的沸騰工況；因而要進(jìn)行放料這樣大量的熱量被放掉，使得灰渣物理熱損失很大。

1.2 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點

循環(huán)流化床鍋爐也有其它爐型不可比擬的優(yōu)點。其最大優(yōu)點是擴(kuò)大燃料的適應(yīng)范圍，使之能燃用一般燃燒方式無法燃燒的石煤、煤矸石等一些劣質(zhì)燃料。且循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性范圍較大。其優(yōu)點還有：如將吸收劑(石灰石、白云石)與煤粒一起送入沸騰床內(nèi)燃燒，可大大降低煙氣中SO2的含量，既減輕對大氣的污染，又減輕了鍋爐受熱面的腐蝕；沸騰床內(nèi)的溫度較低，所以煙氣中氮氧化物(NOx)含量較少，有利于環(huán)保；由于燃燒溫度低，不易破壞灰碴中礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)，且渣中含碳量低，因而有利于灰渣的綜合利用。

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。因為循環(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 影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的因素分析

3.1 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：

3.1.1 維持最佳風(fēng)煤比。

3.1.2 維持床溫在對應(yīng)負(fù)荷范圍內(nèi)。

3.1.3 維持合理的煙氣含氧量。

3.1.4 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。

3.2 燃料粒徑分布的影響

循環(huán)流化床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。

3.2.1 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。

3.2.2 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。

3.2.3 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。

3.3 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。

3.3.1 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。

3.3.2 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。

3.3.3 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。

3.4 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。

4 循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整的措施

4.1 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)驗來說，爐膛出口氧量控制在4%～6%，鍋爐燃燒效率較高。

4.2 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。

4.3 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，一般按下式計算入爐煤<1mm的份額。

式中，-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。因為高揮發(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。

4.4 運(yùn)行料層及濃度的調(diào)整

運(yùn)行料層（床壓）主要通過排渣來實現(xiàn)。運(yùn)行中是維持高床壓還是低床壓應(yīng)在以下幾點考慮：

（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。

4.5 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400μm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。

結(jié)束語

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性，有利于提高燃燒效率，減少氮氧化物的排放。更趨于脫硝脫硫的優(yōu)勢。在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，我們要充分了解燃燒特性及影響因素，合理控制工況，以保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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