3×150t／h循环流化床锅炉运行调节及注意事项

3×150t/h循环流化床锅炉运行调节及注意事项

摘要：本文介绍了循环流化床锅炉原理、优缺点。以某化工厂用3×150t/h 高温高压循环流化床锅炉为例，阐述了这3台锅炉的实际运行情况，特别强调了在化工装置开车时，锅炉的负荷调节。在此基础上，针对煤质变化及磨损情况对锅炉燃烧情况的影响提出了建议。

关键词：CFB ；锅炉运行调节；故障处理及注意事项

1. 循环流化床锅炉原理

固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧[1]。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备等组成，第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。

循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。

2. 某化工厂3×150t/h高温高压循环流化床锅炉主要设计参数及简介

2.1 锅炉主要设计参数

额定蒸发量150 t/h

额定蒸汽温度540 ℃

额定蒸汽压力（表压）9.8 MPa

给水温度191 ℃

锅炉排烟温度140 ℃

排污率≤1 %

空气预热器进风温度20 ℃

锅炉计算热效率88.9%

锅炉保证热效率88%

燃料消耗量22.8 t/h

一次热风温度200 ℃

二次热风温度200 ℃

一、二次风量比60：40

循环倍率25 ～30

锅炉飞灰份额70 %

脱硫效率（钙硫摩尔比为2.5时）≥ 85 %

2.2 锅炉简介

锅炉为高温高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。锅炉运转层以上露天，运转层以下封闭，在8m的运转层设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置三组膜式省煤器及一、二次风各三组空气预热器。

3. 某化工厂3×150高温高压循环流化床锅炉运行及调节

3.1 炉膛差压调节

炉膛差压是一个反映炉膛内固体循环物料浓度的参数。通常将所测得的密相区上部与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷越高，因此在锅炉运行中应根据锅炉负荷的要求，来调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500-1500Pa。炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个重要参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需注意。

3.2 返料量调节

控制返料量是循环流化床锅炉运行操作时不同于常规锅炉之处，根据前面提

到的循环流化床锅炉燃烧及传热的特性，返料量对循环流化床锅炉的燃烧起着举足轻重的作用，因为在炉膛里，返料灰实质上是一种热载体，它将燃烧室里的热量带到炉膛上部，使炉膛内的温度场分布均匀，并通过多种传热方式与水冷壁进行换热，因此有较高的传热系数，(其传热效率约为煤粉炉的4-6倍)通过调整返料量可以控制料层温度和炉膛差压并进一步调节锅炉负荷。另一方面，返料量的多少与锅炉分离装置的分离效率有着直接的关系，也就是说，分离器的分离效率越高，分离出的烟气中的灰量就越大，从而锅炉对负荷的调节富裕量就越大，操作运行相对就容易一些。

3.3 风量调节

风量的调整在锅炉运行过程中，许多用户往往只靠风门开度的大小来调节风量，但对于循环流化床锅炉来说，其对风量的控制就要求比较准确。对风量的调整原则是在一次风量满足流化的前提下，相应地调整二次风。因为一次风量的大小直接关系到流化质量的好坏，循环流化床锅炉在运行前都要进行冷态试验，并作出在不同料层厚度(料层差压)下的临界流化风量曲线，在运行时以此作为风量调整的下限，如果风量低于此值，料层就可能流化不良，时间稍长就会发生结焦。对二次风量的调整主要通过监测烟气中的含氧量，通常以过热器后的氧量为准，一般控制在3-5%左右。如果在运行中总风量不够，应逐渐加大二次风量和引风量维持炉膛压力，满足燃烧要求，并不断调节一二次风量，使锅炉达到最佳的经济运行指标。

3.4 化工装置开车时负荷调节

通过改变给煤量、送风量和循环物料量来实现的负荷调节称为循环流化床锅炉的变负荷调节。这种调节可以保证在变负荷过程中，维持床温基本稳定。在升负荷时，投煤量和风量都增加，如总的过量空气系数及一、二次风比不变，则预期密相区和炉膛出口温度将稍有变化，但变化量最大的是各段烟速及床层内颗粒浓度。变负荷调节一般采用以下方法：

（1）改变给煤量和总风量。这是基本的负荷调节方法。

（2）改变一、二次风比。改变一、二次风比以改变炉内物料浓度分布，从而达到调节负荷的目的。

（3）改变床层高度。提高或降低床层高度，可以改变密相区与受热面的传热量，从而达到调节负荷的目的。

（4）改变循环灰量。利用控制循环灰量来控制床温，以达到调节负荷的目的。

（5）改变炉内物料流化状态和供氧量，从而改变物料燃烧份额，从而达到调节负荷的目的。

（6）锅炉负荷发生变化时一、二次风的调整。当外界负荷增加时，锅炉需要的总吸热量增加。如果燃烧不进行调整，则汽温、汽压就相应降低。为了维持汽温、汽压的稳定，运行人员就会增加投煤量和一、二次风量，加强燃烧，提高床温水平，循环灰量也相应增加，旋风分离器分离效率将大大提高。对于蒸发面来说，由于床层温度和稀相区的燃烧加强了，蒸发面的吸热量增加；对于屏式过热器来说，由于炉膛上部燃烧加强，其温度水平也有一定程度的提高，吸热量增加。对于尾部受热面，随着烟气流速的增加，吸热量也增加，这样整个锅炉受热面的吸热量就比原来增大，使汽温、汽压重新回复到正常值，就这样锅炉蒸发量适应了整个机组负荷的需要达到了新的平衡。当外界负荷减少时，运行人员就会减少给煤量，减小一次风量和二次风量，炉膛内的颗粒浓度和炉膛上部燃烧份额都下降，并向鼓泡床的运行工况接近；床内颗粒浓度的下降，进一步使水冷壁热流密度下降，从而对传热造成影响，旋风分离器的分离效率，随入口颗粒浓度的降低而降低。分离效率的下降，反过来又使悬浮颗粒浓度和循环倍率难以维持，炉膛总吸热量下降，但蜜相区的燃烧份额却因循环倍率的下降而上升。在某种程度上减缓了床温的降低，但其程度与负荷增加时相反。

总的来说，CFB负荷与风量、风速、物料浓度的变化方向一致，随负荷的增减自动增减，具有良好的自动适应性

4. 运行中3×150t/h循环流化床锅炉的优点。

（1）燃料适应性广，这是该循环流化床锅炉的重要优点。

循环流化床锅炉煤种适应性广泛，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤矸石、煤泥，以及油页岩、泥煤、炉渣、树皮、垃圾等。他的这一优点，对充分利用劣质燃料具有总大意义。本锅炉就掺烧了30%的煤矸石。

（2）燃烧效率高。

国外循环流化床锅炉的燃烧效率一般髙达99%。我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率髙达95%-99%。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃烧尽率高。经测验这三台锅炉燃烧效率髙达97%。

（3）燃烧污染排放量低[2]。

因为该化工厂燃煤含硫量较低，这三台循环流化床锅炉炉膛内直接加入石灰石脱硫剂，可以使SO2排量符合国家环保要求。标准状态下NOX的排量可以控制在160mg／m3 以下。

（4）燃烧强度高，炉膛截面积小

炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。该锅炉截面热负荷约为3.5～4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。