130噸循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制與調整

摘 要：循環(huán)流化床（CFB）鍋爐燃燒技術是一項近二十年發(fā)展起來的清潔煤燃燒技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內脫硫、負荷調節(jié)比大和負荷調節(jié)快等突出優(yōu)點。從分析循環(huán)流化床鍋爐的燃燒和傳熱機理入手，結合循環(huán)流化床鍋爐的結構特點，論述了常規(guī)情況下與循環(huán)流化床鍋爐燃燒有關的工況控制和調整問題。

關鍵詞：循環(huán)流化床 燃燒控制 調整

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、低污染的節(jié)能產品。自問世以來，在國內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，在運行操作時不同于層燃爐和煤粉爐，如果運行中不能滿足其對熱工參數的特殊要求，極易釀成事故。而目前有關循環(huán)流化床鍋爐操作運行方面的資料還較少，筆者根據幾年來鍋爐設計及現(xiàn)場調試的經驗，對循環(huán)流化床鍋爐運行參數的控制與調整作了一下簡述。

1 循環(huán)流化床鍋爐總體結構

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 括風室、布風板、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，送風一般設有一次風和二次風，有的生產廠加設三次風，一次風由布風板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風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；三次風進一步強化燃燒。燃燒室內的物料在一定的流化風速作用下，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入爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進入物料分離裝置，爐膛內形成氣固兩相流，進入分離裝置的煙氣經過固氣分離，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，經過分離的煙氣通過對流煙道內的受熱面吸熱后，離開鍋爐。因為循環(huán)流化床鍋爐設有高效率的分離裝置，被分離下來的顆料經過返料器又被送回爐膛，使鍋爐爐膛內有足夠高的灰濃度，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熱系數，確保鍋爐達到額定出力。

3 循環(huán)流化床鍋爐主要熱工參數的控制與調整

3.1 料層溫度

料層溫度是指燃燒密相區(qū)內流化物料的溫度。它是一個關系到鍋爐安全穩(wěn)定運行的關鍵參數。料層溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風板200-500mm左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度15-25mm，數量不得少于2只。在運行過程中要加強對料層溫度監(jiān)視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結焦造成停爐事故；溫度太低易發(fā)生低溫結焦及滅火。必須嚴格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不應低于800℃。在鍋爐運行中，當料層溫度發(fā)生變化時，可通過調節(jié)給煤量、一次風量及送回燃燒室的返料量，調整料層溫度在控制范圍之內。如料層溫度超過970℃時，應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于800℃時，應首先檢查是否有斷煤現(xiàn)象，并適當增加給煤量，減少一次風量，加大返料量，使料層溫度升高。一但料層溫度低于700℃，應做壓火處理，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，同時起到調整燃燒的作用。在鍋爐運行中必須密切監(jiān)視返料溫度，溫度過高有可能造成返料器內結焦，特別是在燃用較難燃的無煙煤時，因為存在燃料后燃的情況，溫度控制不好極易發(fā)生結焦，運行時應控制返料溫度最高不能超過1000℃。返料溫度可以通過調整給煤量和返料風量來調節(jié)，如溫度過高，可適當減少給煤量并加大返料風量，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。通常將所測得的風室與燃燒室上界面之間的壓力差值作為料層差壓的監(jiān)測數值，在運行都是通過監(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。在鍋爐運行中，料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質量，如料層厚度過大，有可能引起流化不好造成爐膛結焦或滅火。一般來說，料層差壓應控制在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節(jié)。用戶在使用過程中，應根據所燃用煤種設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點。

3.4 爐膛差壓

爐膛差壓是一個反映爐膛內固體物料濃度的參數。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)測數值。爐膛差壓值越大，說明爐膛內的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數越大，則鍋爐負荷可以帶得越高，因此在鍋爐運行中應根據所帶負荷的要求，來調節(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。用戶根據燃用煤種的灰份和粒度設定一個爐膛差壓的上限和下限作為開始和終止循環(huán)物料排放的基準點。

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。在鍋爐運行中，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)流化床鍋爐運行操作時不同于常規(guī)鍋爐之處，根據前面提到的循環(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，因為在爐膛里，返料灰實質上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使爐膛內的溫度場分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進行換熱，因此有較高的傳熱系數，（其傳熱效率約為煤粉爐的4-6倍）通過調整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進一步調節(jié)鍋爐負荷。

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，從而鍋爐對負荷的調節(jié)富裕量就越大，操作運行相對就容易一些。

4.2 風量的調整

在鍋爐運行過程中，許多用戶往往只靠風門開度的大小來調節(jié)風量，但對于循環(huán)流化床鍋爐來說，其對風量的控制就要求比較準確。

對風量的調整原則是在一次風量滿足流化的前提下，相應地調整二次風和三次風量。因為一次風量的大小直接關系到流化質量的好壞，循環(huán)流化床鍋爐在運行前都要進行冷態(tài)試驗，并作出在不同料層厚度（料層差壓）下的臨界流化風量曲線，在運行時以此作為風量調整的下限，如果風量低于此值，料層就可能流化不好，時間稍長就會發(fā)生結焦。對二次風量的調整主要是依據煙氣中的含氧量多少，通常以過熱器后的氧量為準，一般控制在3-5%左右，如含氧量過高，說明風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失，q2控制在7%左右；如過小又會引起燃燒不完全，增加化學不完全燃燒損失q3和機械不完全燃燒損失q4，q3控制在0.01%、q4控制在2.69%。如果在運行中總風量不夠，應逐漸加大鼓、引風量，滿足燃燒要求，并不斷調節(jié)一、二次風量，使鍋爐達到最佳的經濟運行指標。

以上參數對循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運行是非常關鍵的。在運行中還要結合所燃用煤質及當時負荷的情況，嚴格監(jiān)控料層差壓、溫度、爐膛差壓和返料溫度，通過不斷調整給煤量、風量及返料量，使鍋爐達到最佳的運行效果，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。

作者簡介：

林輝元（1972-），男，吉林省松原市人，大學本科，助理工程師，研究方向：循環(huán)硫化床鍋爐的運行與檢修