循環流化床鍋爐運行調整對經濟性影響的分析

王新鵬 張存民

（鄭州市熱力總公司，河南 鄭州 450000）

1 循環流化床鍋爐的發展及現狀

自上個世紀八十年代濟南鍋爐廠生產的第一臺35T/H 循環流化床鍋爐在山東濟南明水電廠投運以來，就以燃燒效率較高、煤種適應性廣，運行調整簡單，負荷調整范圍廣、環保、灰渣綜合利用率高、脫硫效果明顯等優勢在電力、化工等行業得到大力的推廣，通過我們的實踐證明，循環流化床鍋爐是可以通過運行人員精心調整來確保鍋爐安全經濟穩定運行的。

2 運行床溫、風量的調整對經濟性的影響

鍋爐既是一個蒸發設備又是一個燃燒設備，燃料在爐內燃燒是一個非常復雜的化學反應過程，如何搞好完全燃燒這種化學反應，不但是研究人員、設計人員、制造、安裝、調試，監督檢驗單位的責任，也是使用者的責任。在理論上煤中的炭原子、氫原子、可燃硫原子能和空氣中的氧原子發生完全的化合反應，但在實際運行中很難做到。就運行設備而言，在現有的設備基礎上通過精心調整，摸索出比較合適的運行工況，按完全燃燒的四個條件（溫度、時間、均勻的混合、充分的氧量）來達到最佳的燃燒工況。循環流化床鍋爐采用的是低溫燃燒技術，燃燒穩定，相對煤粉爐來說溫度偏低，而溫度是燃料燃燒中最重要的條件，溫度越高，反應的速度就越快，燃燒所需要的時間就相對縮短，一般來講循環流化床鍋爐的燃燒效率要低于常規煤粉爐，但在循環流化床鍋爐實際運行中，大中型鍋爐都接近了常規煤粉爐，大型的循環流化床鍋爐的燃燒效率都能達到90%左右。所以說在一個比較低的溫度場內能獲得一個較高的燃燒效率且減少了污物的排放，是循環流化床鍋爐能得到大力發展的前提條件；循環流化床鍋爐對燃料的品質要求相對較低是其優于常規煤粉爐。

循環流化床鍋爐剛入爐的煤和其它爐型一樣，先預熱逐漸蒸發出內為在水分，而后析出揮發分在爐內密相區進行燃燒。較小的顆粒的煤被強烈的氣流送到稀相區繼續燃燒，未燃盡的炭粒子被旋風分離器分離出來，通過返料器返回爐膛繼續在爐內燃燒。大顆粒的煤在爐膛內被流化風吹到一定高度，靠自由落體從爐膛四周回到床上，這樣燃料煤在爐膛內進行多次循環，直至燃盡。這是因為在整個循環過程中，爐內溫度場變化很小，有利于可燃物與氧原子的混合而充分燃盡，使得循環流化床鍋爐的燃燒效率保持在很高的狀態（大型流化床鍋爐的燃燒效率>98%）鍋爐運行人員在運行調整中，只要將一、二次風量、風壓、給煤量、床溫、床壓和氧量控制在合適的范圍內就可以保證循環流化床鍋爐正常的運行。根據近年來的理論研究和各電廠運行的經驗，一、二次風量比為燃燒煙煤、褐煤等揮發分較高的煤種時為6：4左右比較合適，燃用揮發分低的煤種時，根據揮發分的含量一、二次風比例為5：5到6：4之間較為合適，這種風量比例下鍋爐燃燒效率就比較高。鍋爐負荷在50%以下時可停用二次風機以減少鍋爐廠用電。為減少鍋爐排煙熱損失，煙氣中的氧量應控制在3～6%之間，燃燒揮發分高的煙煤、褐煤時煙氣中的氧量應控制在下線3～5%，揮發分低與10%的燃料氧量盡量提高到5～6%。料層差壓根據鍋爐設計進行控制，揮發分高的煤種由于燃盡時間短可小些；揮發分低的煤種燃燒較為困難燃盡時間要多些，料層差壓可采取高位運行，以增加其在爐內的燃燒時間。爐膛差壓控制在1000～1500Kpa較為合適，正常運行時爐膛保持正壓運行，爐膛溫度盡量控制在950℃以下，盡量不要低于900℃，這樣燃燒效率比較高，負荷控制容易，脫硫效率較好，Nox 化合物也能符合國家控制標準，鍋爐的各項參數就比較正常，鍋爐的循環倍率也能和設計值相吻合。相反，鍋爐燃燒效率低，鍋爐負荷難帶外，對鍋爐的安全運行帶來很大的影響，也對爐內脫硫脫硝效率影響很大，給企業的外在形象和經濟效益帶來影響。

3 燃料粒比度的調整對經濟性的影響

循環流化床鍋爐負荷的調整，在某種意義上就是說對循環物料的調整即：煤、床料、返料量。鍋爐點火后需要相對長的時間鍋爐才能帶滿負荷，其根本原因就是鍋爐點火后，爐內料層較薄，蓄熱量小和爐內內襯材料的制約，使循環物料少，循環倍率低物料難以建立有效的循環。當循環物料達到一定的濃度、床溫比較穩定時，鍋爐內物料建立正常的循環后，鍋爐負荷就比較好控制。研究和實踐證明，進入爐內物料顆粒度比較均勻且顆粒度較小時，鍋爐內物料循環就好，燃燒效率就高，飛灰和爐底渣的可燃物就越少，鍋爐運行就經濟。這就需要我們生產運行人員控制合適的入爐煤粒度，經科技人員研究和在循環流化床鍋爐上多次實踐給出如下表：

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燃燒褐煤時由于褐煤煤中灰分較少、熱爆性強，成灰密度較小，灰質軟易磨損飛失等特性，在排渣允許的情況下，為保住床壓維持爐內平衡，可適當提高入爐煤的粒度，對褐煤的級配比可適當的放寬。因此無論燃燒哪種煤種都要積極的探索，摸索出適合自己鍋爐的燃料的級配比和顆粒度，來保證我們的循環流化床鍋爐能安全穩定經濟運行。每個鍋爐房燃燒的煤種都不可能相同，建議各個單位要在條件許可的情況下，盡量燃燒可磨性系數較大或成灰性較好的煤，這對鍋爐的安全經濟穩定運行是有好處的。進入爐膛的煤粒度偏大且不均勻，原煤的可磨性系數偏小，成灰性差，不但造成爐膛料壓高，爐內流化不好，灰渣可燃物上升，循環倍率偏離設計值，還造成鍋爐燃燒效率降低，熱效率降低。強化送風量、風壓還易造成爐內磨損加大，連續運行時間縮短，就難以達到循環流化床鍋爐安全、穩定、經濟運行。因此煤的粒度、粒比度、一、二次風量的比例、送引風量、原煤的可磨性系數、循環倍率、爐內氣固兩種物質運行的速度、煙氣中的含氧量、爐內溫度等參數的優化是保證循環流化床鍋爐安全、經濟、穩定運行的基礎。

結束語

循環流化床鍋爐運行調整相對常規煤粉爐來說較為簡單，但要調整好，以達到最安全、最經濟穩定的工況卻較為困難。安全和經濟有時是很矛盾的。我們生產管理人員一定要充分認識這種矛盾，決不能回避矛盾，這樣才能去解決這種矛盾，安全和經濟矛盾的相對解決就能保證循環流化床機組的安全經濟運行。生產管理人員的職責就是知道和解決生產中存在的各種矛盾，生產運行人員的職責和工作就是要做到精心操作調整好處理好安全和經濟的矛盾。也就是說在確保安全的前提下保證機組在最經濟的工況下運行。讓燃料的可燃元素在爐內的燃燒反應過程中與空氣中的氧原子有一個最佳的混合和配比，使其充分的燃燒，就是根據蒸汽的壓力、溫度、負荷、爐內燃燒各部溫度、煤質情況、循環倍率物料濃度、料層差壓和返料溫度，返料量等工況，調整好一、二次風的比例和引風量。

[1] 岑可法等.循環流化床鍋爐原理設計及運行[M].中國電力出版社，1998.

[2] 劉德昌.流化床燃燒技術的工業應用[M].中國電力出版社，1999.