130吨循环流化床锅炉燃烧控制与调整

130吨循环流化床锅炉燃烧控制与调整

作者：林辉元

来源：《科学与财富》2016年第10期

摘要：循环流化床（CFB）锅炉燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。从分析循环流化床锅炉的燃烧和传热机理入手，结合循环流化床锅炉的结构特点，论述了常规情况下与循环流化床锅炉燃烧有关的工况控制和调整问题。

关键词：循环流化床燃烧控制调整

循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品。自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。而目前有关循环流化床锅炉操作运行方面的资料还较少，笔者根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，对循环流化床锅炉运行参数的控制与调整作了一下简述。

1 循环流化床锅炉总体结构

循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

2 循环流化床锅炉燃烧及传热特性

循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。

3 循环流化床锅炉主要热工参数的控制与调整

3.1 料层温度

料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。在锅炉运行中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量，使料层温度降低；如料层温度低于800℃时，应首先检查是否有断煤现象，并适当增加给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一但料层温度低于700℃，应做压火处理，需待查明温度降低原因并排除后再启动。

3.2 返料温度

返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。在锅炉运行中必须密切监视返料温度，温度过高有可能造成返料器内结焦，特别是在燃用较难燃的无烟煤时，因为存在燃料后燃的情况，温度控制不好极易发生结焦，运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。返料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节，如温度过高，可适当减少给煤量并加大返料风量，同时检查返料器有无堵塞，及时清除，保证返料器的通畅。

3.3 料层差压

料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运行都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。料层的厚度（即料层差压）可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。用户在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排放底料开始和终止的基准点。

3.4 炉膛差压

炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面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，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求，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500-2000Pa之间。用户根据燃用煤种的灰份和粒度设定一个炉膛差压的上限和下限作为开始和终止循环物料排放的基准点。

此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需要特别注意。

4 需要特别说明的几个问题

4.1 返料量

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。

4.2 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，相应地调整二次风和三次风量。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，料层就可能流化不好，时间稍长就会发生结焦。对二次风量的调整主要是依据烟气中的含氧量多少，通常以过热器后的氧量为准，一般控制在3-5%左右，如含氧量过高，说明风量过大，会增加锅炉的排烟热损失，q2控制在7%左右；如过小又会引起燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失q3和机械不完全燃烧损失q4，q3控制在0.01%、q4控制在2.69%。如果在运行中总风量不够，应逐渐加大鼓、引风量，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。

以上参数对循环流化床锅炉安全稳定运行是非常关键的。在运行中还要结合所燃用煤质及当时负荷的情况，严格监控料层差压、温度、炉膛差压和返料温度，通过不断调整给煤量、风量及返料量，使锅炉达到最佳的运行效果，最大限度的发挥循环流化床锅炉高效节能的优势。