循环流化床锅炉燃烧控制相关问题探讨 郭弘谦

循环流化床锅炉燃烧控制相关问题探讨郭弘谦

发表时间：2018-10-01T11:24:38.790Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：郭弘谦

[导读] 摘要：在环保节能的大背景下，循环流化床锅炉可以说是环保界的一股优势，它秉持循环利用、节能减排的原则和理念，为多数企业所采用。

(神华新疆米东热电厂新疆乌鲁木齐 830019)

摘要：在环保节能的大背景下，循环流化床锅炉可以说是环保界的一股优势，它秉持循环利用、节能减排的原则和理念，为多数企业所采用。相比传统锅炉，循环流化床锅炉的最大特点就是循环流化床锅炉的燃烧系统是处于流化状态下的，整个燃烧系统的燃烧率是非常高的，而且锅炉的环保性能以及负荷调节范围都是极具优势的。但是正是由于循环流化床锅炉拥有极大的优势，所以对技术和锅炉控制的要求是十分严苛的，笔者结合自身实践经验，从床温的控制、料层厚度的控制、炉膛物料浓度的控制、二次风的投入和调整二次风的原则、运行中最低运行风量的控制、返料温度控制、锅炉出力的调整这七个方面做出阐述，阐释了其中的机制原理以及在操作中如何进行调节控制，可能会存在不完整性，但仍希望对企业能够有所帮助。

关键词：循环流化床锅炉；燃烧控制；相关问题

煤的循环流化燃烧技术，由于其燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、SO2控制廉价、负荷调节比大以及负荷调节快等优点而越来越得到广泛应用，特别是近年来，为了有效保护环境，循环流化床锅炉得到了迅速的发展，并逐渐向高参数、大型化发展。

1循环流化床锅炉工艺过程及工作原理

燃烧系统（包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统）、气固分离循环系统（包括物流分离装置和返料装置）、对流烟道（包括过热器、省煤器、空气预热器）共同构成了循环流化床锅炉，每个系统内部又有其他部分组成，工艺流程十分复杂。在此笔者详细阐述燃烧系统的工作原理。首先是燃料问题，循环流化床锅炉的设计理念是高效循环利用，由给煤系统将燃料送至锅炉的炉膛，之后，为了使燃料更好的燃烧，不同锅炉或是不同企业的送风系统是不同的，一般都是一次风和二次风，少数是采用三次风。一次风的作用主要是保证料层流化，为锅炉提供合适的温度，二次风的目的是为了给物料的燃烧提供充足的氧量。

2循环流化床锅炉燃烧及其传热特性

根据结构分类，流化床锅炉可分为3个系统：锅炉本体、分离系统、烟道系统。锅炉本体包括汽包、水冷壁、高温受热面、风室以及给煤系统等；分离系统包括顶部旋风分离器，以及回料系统；烟道系统包括低温受热面、省煤器、空预器等。在循环流化床锅炉工艺流程中，燃烧及脱硫发生在由大量灰粒子所组成的温度相对较低、接近870℃的床层内，该温度的选取同时兼顾提高燃烧效率及脱硫效率。这些细粒子由通过布风板的一次风所产生的向上烟气流将其悬浮在炉膛中，二次风分2层送入炉膛，由此实现分级燃烧。旋风分离器将绝大部分固体粒子从气—固两相流中分离出来后，通过回料器被重新送回炉膛参加燃烧。这样就形成了循环流化床锅炉的主回路。循环流化床主回路的特征为：强烈的扰动及混合、高固体粒子浓度的内循环及外循环、高固体/气体滑移速度及较长的停留时间。以上特点为传热以及化学反应提供了良好的外部条件。

3循环流化床锅炉主参数控制与调整

3.1床层温度

床层温度是指锅炉密相区的床料温度。该温度测点布置在锅炉前后墙，一般各有10个温度测点，是判断锅炉燃烧情况的重要参数。运行中，司炉主要根据床层的温度对燃烧情况做出判断，从而调整相应的风量、煤量以及排渣量。运行中的床层温度一般控制在870～940℃，这样，既能保证物料完全燃烧，又可避免二氧化硫及氮氧化物等有害气体的产生，达到高效清洁燃烧的目的。

3.2返料温度

返料温度是指通过返料系统重新进入炉膛燃烧的物料温度。返料温度对于循环流化床床温的控制起到至关重要的作用。一般通过调整返料量来实现降低床温的目的，返料量可通过调节返料风机出力，炉膛负压来调节。返料灰温可通过调节给煤量，一二次风量的手段来调节。另外，运行中也应密切注意返料腿温度及压力，保证返料正常不堵塞。

3.3料层差压

料层差压是反应炉膛密相区物料量的参数，料层差压是表征流化床料层高度的物理量，一定的料层高度对应一定的料层差压，料层厚度越大差压值越高。在燃烧过程中，料层差压决定了床料的流化质量。因此在运行中要密切注意料层差压。料层差压可通过一次风量的大小以及冷渣器的出力来调整。

3.4炉膛压差

炉膛压差是指密相区的压力和炉膛出口的压力差，是表示炉膛稀相区颗粒浓度的重要物理量。一定的颗粒浓度对应一定的炉膛差压，炉膛差压越大，稀相区颗粒浓度越大，循环灰量也越大，相应的受热面的传热量也越大。一般来说，锅炉所带负荷越高，相应的炉膛差压也越大。正常运行中，炉膛差压一般控制在0.3~1.5kPa之间。另外，炉膛差压也对分离器的分离效率有影响，差压越大，旋风分离器的分离效率也越高。

3.5返料量

返料量的大小直接决定了炉膛的床层温度及锅炉的燃烧效率，因此返料量是参与锅炉燃烧调整必不可少的因素。返料系统内部由水冷壁组成，在物料回收过程中将热量传递给水冷壁吸收，从而降低的物料温度。在运行调整中，如果床温过高，可通过加大返料风机的出力，加大返料风来增加进入炉膛的低温物料，防止锅炉高温结焦。另外，返料量也决定了床层压力。

3.6风量的调整

根据本厂锅炉的特点，从一次风机出来的空气分成3路送入炉膛：第1路，经一次风空气预热器加热后的热风从两侧墙进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第2路，热风用于炉前分布式多点给煤；第3路，未经预热器加热的冷一次风作为播煤风送入给煤机。二次风从风机出来后，经过环形风箱从炉膛前后墙分上中下层进入炉膛。一次风调整流化、炉膛温度和料层差压；二次风控制总风量。在一次风满足流化、炉温和料层差压的前提下，总风量不足时，可逐渐开启二次风门，随负荷的增加，二次风量逐渐增加，维持正常的炉膛负压及含氧量。一般含氧量控制在3%左右，含氧量过高会造成磨损增大，相应的排烟损失也会增大；含氧量过小，则会造成锅炉燃烧不完全，燃烧效率降低。另外，在运行中，炉膛差压应控制在-50Pa左右，该压力可通过调