循环流化床的运行调整

循环流化床的运行调整
关于运行调整中提高经济性---粗中有细，细中求精
摘要：循环流化床锅炉运行调整中提高经济性：粗中有细---浅谈循环流化床锅炉运行和负荷调节；细中求精----充分发挥循环流化床锅炉的优
势，采用高炉膛压力、低氧量燃烧、低床压燃烧。

提高热经济性、降低汽煤耗是电厂节约一次能源的主要途径。

在电厂设计和运行中，始终是把生产的安全性和经济性作为奋斗的方向。

无论从理论的发展，还是从实践的效果来看，锅炉的经济运行是一个需要得到重视的问题。

一．循环流化床锅炉运行和负荷调节
循环流化床锅炉燃烧室大体上可分为两个区域：一个是下部密相区，另一个是上部稀相区，稀相区的空隙率远大于密相区。

燃烧过程释放的热量也分成两部分：燃料全部进入下部密相床区，首先是挥发分析出并立即着火燃烧；随后固定碳逐步燃烧，即粗颗粒炭燃烧发生在密相区内，而细颗粒焦炭会有一部分被夹带到稀相区进一步完成燃烧过程。

燃烧份额的分配主要取决于煤的筛分性质、挥发分的高低和一、二次风的配。

煤越细、挥发分越高、一次风比例越小,则稀相区的燃烧份额越大，密相区的燃烧分额相应越小。

对于给定的燃料，为了满负荷运行，一般希望0~1㎜粒径的煤颗粒所占比例应越大。

在燃料的筛分性质和煤质确定的条件下，一次风量对锅炉的运行调整有很大的影响。

密相区的热量平衡关系是
煤燃烧所释放的热量=一次风加热形成热烟气带走的热量+四周水冷壁吸收的热量+循环灰带走的热量。

计算式表明，这三部分热量中，一次风加热形成热烟气带走的热量最大，四周水冷壁吸收的热量最小，循环灰带走的热量居中。

对带埋管的低携带率循环流化床，埋管吸热量与一次风加热形成热烟气带走的热量相当。

当密相区的燃烧份额确定以后，对于给定的床温，一次风所能带走的热量及密相区四周水冷壁受热面所能带走的热量也就确定了，为达到该床温所需要的热量平衡就是循环灰带走的热量。

循环灰带走的热量是由循环灰量及返回密相床的循环灰温度所决定的。

循环灰量越大，循环灰温越低
即与密相床的温差越大，循环灰能带走的热量也就越大。

因此，运行中还需考虑循环物料的平衡问题。

物料循环系统的主要作用是将粒径较细的颗粒捕集并送回到炉膛，使密相区的燃烧份额得到有效的控制，同时提高主回路中受热面的传热系数。

显然，物料循环的质量和数量与主回路中的流动，燃烧和传热都有直接关系。

通常，循环灰量是由锅炉设计采用的物料携带率决定的，而后者又是由煤的筛分特性、石灰石破碎程度与添加量、炉膛的设计风速以及循环灰分离器类型等所决定。

循环灰温则受锅炉结构的制约，如采用中温旋风分离器回灰温度在400-500℃之间，而采用高温旋风分离器，回灰不加冷却，则循环灰的温度与床温相当。

循环流化床锅炉运行的负荷调节，以床温为主要参数进行，负荷调节手段主要是改变投煤量和相应的风量。

运行时应根据煤种、脱硫需要确定适合的运行温。

为使锅炉能满足负荷要求稳定运行，必须调整燃烧份额,使炉膛上部保持较高温度和一定的循环量。

负荷变化时通常仅改变风量和风比以及给煤量。

循环流化床锅炉变负荷过程中床温的正常范围是760～1000℃，视锅炉设计和煤种而异。

当达到预期的蒸汽流量时，则应将床温调整到额定运行温度。

在所有情况下，都应确保送风量与投煤量的合理匹配，以保证炉内氧浓度处于适当水平。

循环流化床锅炉燃烧系统运行中，送风量和一、二次风配比以及料层高度与料层温度等重要的运行操作因素。

下面分别加以讨论。

⒈送风量和一、二次风配比
为减少NO x的排放量，循环流化床锅炉燃烧通常采取空气分级送入的方式,使燃烧始终在低过量空气系数下进行。

一般情况下，一次风量占总运行风量的55%～65%，二次风量占35%～45%。

对挥发分含量较高的烟煤，一次风比可取下限；对贫煤和无烟煤，一次风比取上限。

当锅炉负荷降低时，上二次风可随之减少。

在负荷从100%降至70%的过程中，可以仅减少二次风，直至二次风量能满足风口冷却，而播煤风和一次风不变；如果负荷继续降低，一次风量要适当减少，一般为满负荷运行的一次风量的90%左右。

这样，即使负荷继续降低也能运行。

但对0～8mm宽筛分的燃料，循环流化床锅炉的冷态空截面气流速度不能低于0.7～0.8m/s,按此流速计算的风量即为一次风量的下限。

换言之，在低负荷
时采取高过量空气系数运行方式。

为监视运行情况保持锅炉稳定运行，一、二次风道和返料阀风道必须装有风量、风压表，并应校正。

控制燃烧室风量时,可以冷态空载的速度1.1m/s为依据，130t/h循环流化床锅炉床面积为32 m2，运行总风量为标准状态下130000～135000 m3/h。

必须说明的是，决定流化质量的是风速，而不是风室静压，只要有足够的流化速度，就能有良好的流化状态，因此运行中必须以风量为准。

⒉料层厚度
循环流化床锅炉运行时，维持一定厚度的料层是运行必须的，所保持的料层厚度主要取决于送风机压头。

料层厚度可根据风室静压的变化来判断：当风量一定时，静压增高，说明阻力增大，料层增厚；反之亦然。

当送风机压头为给定值时，运行料层厚度取决于床料密度和运行负荷。

床料(煤、石灰石、灰或其他外加物料)密度小，料层可厚一些；密度大，料层则薄一点。

满负荷时，物料循环量大，料层应厚；低负荷时，循环量小,料层应薄。

对于130t/h循环流化床锅炉,料层厚度一般控制在700～1000mm,可根据风室静压来进行调节(即根据冷态试验曲线由风室静压来确定料层厚度)：床层流化正常时，风室静压指针呈周期性摆动；当料层过厚，风室压力指针不再摆动，表明流化恶化，应适当放掉部分炉渣，降低料层厚度；当风室压力指针大幅度波动时，表示可能出现结焦或炉底沉积大量炉渣，应及时排除。

在运行中如料层自行减薄,可适当外加床料。

循环流化床锅炉应尽量采取连续或半连续排渣的运行方式，即坚持勤排少排的原则。

这样可保证床内料层稳定，防止有效循环颗粒的流失，有利于锅炉的稳定运行。

在运行中，应随负荷增加维持一次风量不变。

如料层厚度增加，风量表指示下降，再适当开大风门，以维持一次风量指示不变，绝不能采用任意开大风门仅用风室静压来作为运行监视的办法。

⒊料层温度
在运行中要时刻注意料层温度的变化，温度过高(1000℃以上)易结焦，也会影响NO x排放和降低脱硫效果。

温度偏低对燃尽不利，也影响出力。

温度过低(600～700℃)就易灭火。

对于加脱硫剂进行脱硫的循环流化床锅炉，正常运行温度以850～950℃为宜。

在此温度区间, NO x排放量低，脱硫效果最好。

不同煤种可据其灰熔点高低和着火难易适当提高或降低温
度。

循环流化床锅炉的燃烧室是个很大的”蓄热池”，热惯性很大，所以料层温度的调节往往采用前期调节方法、冲量调节方法和减量调节法。

①前期调节法，就是当炉温、汽压稍有变化时，就要及时根据负荷变化趋势小幅度地调节燃料量，不要等炉温、汽温、汽压变化较大时才开始调整。

否则，锅炉运行将不稳定。

②冲量调节法，就是当炉温下降时，立即加大给煤量。

加大的幅度是炉温未变化时的1～2倍，维持1～2min后，恢复原给煤量。

如果在2～3min 时间内，炉温有上升，可将上述过程重复一次，炉温即可上升。

③减量调节法，是指炉温上升时，不要中断给煤，而是将给煤量减少到比正常时低得多的水平。

然后，维持2～3min，观察炉温。

如果温度停止上升，则将给煤量恢复到正常值，而不要等温度下降时再增加给煤量。

减量调节法也称减量给煤法。

此外，用返回物料量控制炉温上升也是简单有效的方法。

由于返回物料的温度很低,当炉温突升时，增大进入炉床的返回物料量，可以迅速抑制床温的上升。

二．循环流化床锅炉经济性提高
⒈高炉膛压力措施
为充分发挥循环流化床锅炉的优势，经充分论证考虑后，炉膛压力可以为很小的负压甚至微正压运行，提高其运行经济性。

①炉膛压力上升后，烟气在离开炉膛时灰粒子的扬析作用加强，一次风离开炉内密相区时的夹带作用增强，因此炉内内循环倍率升高，炉内的灰粒子浓度上升，其对炉内水冷壁面的传热作用加强，有利于提高炉内的热作用率。

同时，灰粒子在炉内的停留时间延长，其燃尽程度得到提高，燃烧效率上升，飞灰可燃物下降；另外，飞出炉膛的灰粒子减少，也有利于降低飞灰可燃物。

②因在炉内煤燃烧后的热量不能及时带走，造成炉膛密相区的床温上升，煤的燃烧效率上升。

同时，炉内密相区灰粒子之间碰撞、磨损、爆裂作用因压力的上升而作用加强，因此灰粒子的燃烧效率上升，锅炉的底渣含碳量降低，锅炉效率上升。

③炉膛压力的上升，直接降低引风机的转速、引风机的电流下降，其
电耗下降；二次风机的流动阻力上升，二次风量稍有下降，二次风机电流下降，其电耗下降。

④烟气在炉内及尾部烟道的流动速度降低，对受热面的磨损下降。

在尾部烟道内，因烟气流速的降低，其对流传热作用减弱，但同时因进入尾部烟道的烟气温度升高，增强了对流传热作用，在两者共同作用下，排烟温度变化不明显，因此由排烟温度引起的排烟热损失变化不大，而由烟气量的减少带来的排烟热损失降低，因而总的排烟热损失是降低的。

⑤低温再热器的壁面温度降低，会引起再热器减温水流量减少，机组的效率会上升。

⑥尾部烟道的压力下降后，可将低其漏风量，既降低磨损又降低引风机的电耗，既提高尾部烟道烟道的利用率又减少低温腐蚀的可能性（从省煤器入口处与尾部烟道底部处的氧量偏差约0.4%，其漏风量是比较可观的）。

从以上分析可以看出：提高炉膛压力运行后，多数参数的变化有利于提高锅炉的燃烧效率，从降低主要指标分析：蒸发量的上升说明发电煤耗下降、锅炉效率上升；引风机电流、二次风机电流的下降说明厂用电率下降；从降低锅炉的燃烧热损失分析：排烟热损失、不完全燃烧热损失、飞灰可燃物的热损失、底渣含碳量的热损失等均是降低的。

因此其优点是明显的，可以较大幅度的提高循环流化床锅炉的运行经济性。

⒉低氧量燃烧措施
采用较大的过量空气系数，氧量O2控制值在4～6%引起一系列不利影响，如：磨损大、床温低、飞灰大、风机电耗大等。

经过认真分析及总结经验，打破固定思维，考虑到循环流化床锅炉炉膛密封性好，漏风系数极小，氧量随烟气流向逐渐降低，与传统煤粉炉的氧量随烟气流向因漏风的增加而变大正好相反，因此降低氧量运行是可行且有利的，在经过多次运行分析对比，更加证实其正确性。

⒊低床压燃烧措施
床压的大小反应炉内床料量多少的参数，也是炉床料量多少的唯一判断依据，其数值又受到负荷、风量、床料粒度、煤质、煤种等多因素影响，因而床压是循环流化床锅炉燃烧技术中最重要而又复杂的参数之一。

在锅炉运行中，床压测量值会随着锅炉的负荷、炉内灰的粒径、煤的
质量、煤的破碎粒度以及风量的调整而变化。

因此炉内的床压控制值不是一成不变的，合适的床压控制值应根据大量的运行经验来决定，在不同的锅炉负荷下，依据床压测量值和水冷风室压力判断炉内床料量的多少，并参考密相区三层床压值对床料粒度组成作出正确判断。

控制床压合理范围内运行，即能保证锅炉安全运行，又能维持合理且稳定的床温，还能维持较高的炉内燃烧效率。

床压过低与过高的不利影响有以下几点：床压过低：
①炉内床料量少，床料在炉内的翻滚混合效果减弱，易产生局部流化
质量下降，影响安全运行。

②炉膛内没有足够的床料参与内循环，对流换热减弱，容易使锅炉带
不上额定负荷。

③密相区燃烧份额减少，稀相区燃烧份额增大，炉内高温受热面的对
流传热增强，易造成受热管壁面超温。

床压过高：
①炉内床料量多，为保证流化良好性，必须增大一次风量，较大的风
机压头和较大的一次风量使一次风机电耗过大。

②炉内床料粒子浓度大，二次风的穿透能力弱，稀相区煤粒与氧的混
合效果差，燃烧效率低。

③大量的一次风量携带灰粒能力大大加强，颗粒大、风速高，使炉内
受热面磨损严重。

因此，床压是一多变而复杂的控制参数运行中要做到对床料“质”、“量”全面控制，必须符合循环流化床锅炉燃烧特性及总结众多的运行经验来综合控制理想的运行值。

床压的控制值8.5～9kPa,高负荷时控制偏低值，低负荷时控制偏高值，在该范围内床压过低、过高的不利影响均得到有利控制。

总结：本文参考了有关循环流化床运行调整的资料，从中汲取可以参考和实施的方法结合自己的分析，提出些浅显的理论与措施。

“粗中有细，细中有精”，分别从循环流化床锅炉运行和负荷调节、循环流化床自身的优势入手来分析，提高运行的经济性。

请领导和专工们多提宝贵意见。

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日期：2008年10月。