循環流化床鍋爐燃燒調整措施探討

趙中坤

（大慶石化公司熱電廠鍋爐車間，黑龍江 大慶 163000）

1 循環流化床鍋爐的優缺點

1.1 循環流化床鍋爐的缺點

循環流化床鍋爐較化煤粉爐而言，其熱效率要低一些

1.1.1 循環流化床鍋爐所用燃料比煤粉爐所用煤粉要粗得多。燃料越粗，越不易燃盡，因而機械不完全損失較大。

1.1.2 循環流化床鍋爐的爐膛溫度較煤粉爐要低得多。若爐溫低于800℃～900℃時則CO(一氧化碳)不易著火燃燒或燃燒不完全，從而增加了化學不完全燃燒熱損失。

1.1.3 循環流化床鍋爐在運行中應保證料層厚度在一定范圍內，以確保良好的沸騰工況；因而要進行放料這樣大量的熱量被放掉，使得灰渣物理熱損失很大。

1.2 循環流化床鍋爐的優點

循環流化床鍋爐也有其它爐型不可比擬的優點。其最大優點是擴大燃料的適應范圍，使之能燃用一般燃燒方式無法燃燒的石煤、煤矸石等一些劣質燃料。且循環流化床鍋爐負荷變化的適應性范圍較大。其優點還有：如將吸收劑(石灰石、白云石)與煤粒一起送入沸騰床內燃燒，可大大降低煙氣中SO2的含量，既減輕對大氣的污染，又減輕了鍋爐受熱面的腐蝕；沸騰床內的溫度較低，所以煙氣中氮氧化物(NOx)含量較少，有利于環保；由于燃燒溫度低，不易破壞灰碴中礦物質結構，且渣中含碳量低，因而有利于灰渣的綜合利用。

2 循環流化床鍋爐燃燒及傳熱特性

循環流化床鍋爐屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統送入爐膛，送風一般設有一次風和二次風，有的生產廠加設三次風，一次風由布風板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風沿 燃 燒室高度分級多點送入，主要是增加燃燒室的氧量保證燃料燃燼；三次風進一步強化燃燒。 燃燒室內的物料在一定的流化風速作用下，發生劇烈擾動，部分固體顆料在高速氣流的攜 帶下離開燃燒室進入爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進入物料分離裝置，爐膛內形成氣固兩相流，進入分離裝置的煙氣經過固氣分離，被分離下來的顆料沿分離裝置下部的返料裝置送回到燃燒室，經過分離的煙氣通過對流煙道 內的受熱面吸熱后，離開鍋爐。因為循環流化床鍋爐設有高效率的分離裝置，被分離下來的 顆料經過返料器又被送回爐膛，使鍋爐爐膛內有足夠高的灰濃度，因此循環流化床鍋爐不同于常規鍋爐爐膛僅有的輻射傳熱方式，而且還有對流及熱傳等傳熱方式，大大提高了爐膛的傳導熱系數，確保鍋爐達到額定出力。

3 影響循環流化床鍋爐燃燒效率的因素分析

3.1 風量(氧量)的影響

風量調整能有效地改善風、煤灰的混合程度，提供最佳的燃料、供風的混合方式，同時也是鍋爐床溫調整的主要手段之一。風量調整的主要任務是：

3.1.1 維持最佳風煤比。

3.1.2 維持床溫在對應負荷范圍內。

3.1.3 維持合理的煙氣含氧量。

3.1.4 維持鍋爐爐膛負壓在±50Pa范圍內，維持送風量和引風量的平衡。風量調整是循環流化床鍋爐燃燒調整的關鍵因素之一。

3.2 燃料粒徑分布的影響

循環流化床鍋爐對燃料粒徑分布要求很高，合理的粒徑分布是鍋爐燃燒安全穩定和經濟的重要保證。一般來說，細顆粒在爐內能優先燃燒，能提供鍋爐燃燒所需的起始熱量；粗顆粒在爐內持續燃燒，能提供鍋爐燃燒所需的延續熱量。燃料粒徑對鍋爐的影響有以下幾點。

3.2.1 若細顆粒比例少，粗顆粒比例多，鍋爐流化所需一次風量相應增大，細顆粒逃逸出爐內的幾率增高，鍋爐飛灰含碳量相應上升。

3.2.2 細顆粒比例多，粗顆粒比例少，在相同的流化風下鍋爐床層上移，床溫升高，燃燒上移，鍋爐排煙溫度也相應上升。

3.2.3 燃料粒徑過粗還會影響到鍋爐流化和排渣，過粗的粒徑使流化變差，鍋爐長期運行時易造成結焦。

3.3 煤質的影響

煤質的變化是CFB鍋爐燃燒調整的首要研究對象。發熱量的高低、揮發份的大小、水份、灰份及含硫量的變化都會在不同程度上對鍋爐燃燒帶來影響。

3.3.1 當燃料發熱量改變時，床內熱平衡的改變將影響床溫，同時還影響密相區燃燒份額。燃料發熱量越高，理論燃燒溫度也越高，對給定的床層受熱面積和密相區燃燒份額，床溫越高。

3.3.2 燃料揮發份越高，鍋爐爐膛出口溫度越高。固定碳與揮發份之比是影響鍋爐燃燒效率的重要因素。

3.3.3 灰份越高時，燃燒所需煤量越大，對分離和返料來說，灰份越大，飛灰份額越大，分離效率也就越低。

3.4 分離器分離效率及返料量控制的影響

大型循環流化床鍋爐較多采用旋風分離器。目前分離器的直徑在6.5m～9m之間。影響分離效率的主要因素包括切向進口煙氣流速、煙氣溫度和粘度、灰粒徑、進口灰濃度以及分離器自身的結構尺寸等等。

實際運行中返料量的控制對爐內灰濃度及灰平衡的建立具有相當重要的作用，也是維持熱循環回正常的重要保障。返料風量過小將引起爐內灰濃度偏低，返料不暢，造成燃燒效率下降；返料風量過大將造成返料風沿立管反竄至分離器下部，從而破壞分離器內氣固兩相流復雜的徑向速度分布，破壞符合高效分離效率的流場。

4 循環流化床鍋爐燃燒調整的措施

4.1 風量的調整

在一定的范圍內，提高鍋爐的總風量能提高燃燒效率，但總風量提高到一定的程度，燃燒效率會呈下降的趨勢，經驗來說，爐膛出口氧量控制在4%～6%，鍋爐燃燒效率較高。

4.2 一、二次風比例的調整

一、二次風比例的調整對燃料初燃燒和燃燼非常關鍵。一、二次風的調整應針對鍋爐煤種、床溫及入爐煤粒徑而進行。一次風在維系床料流化的基礎上，揮發份高、發熱量高的煤，應適當提高一次風量，降低二次風量。反之，揮發份低、發熱量低的煤，應適當降低一次風量，提高二次風量，同時保持較高的床溫水平。運行中應提高二次風壓保持二次風的剛性。

4.3 燃煤粒徑分布的調整

CFB鍋爐對燃煤粒徑要求視煤種而異，根據經驗，一般按下式計算入爐煤<1mm的份額。

式中，-入爐煤可燃基揮發份，%；D1-入爐煤中<1mm的份額，%。

即低揮發份的煤粒徑應小，高揮發份的煤粒徑應粗些。因為高揮發份的燃煤在爐內燃燒時更容易爆裂而裂解成細的顆粒，且相對更容易燃燼。

4.4 運行料層及濃度的調整

運行料層（床壓）主要通過排渣來實現。運行中是維持高床壓還是低床壓應在以下幾點考慮：

（1）循環倍率高，可適當降低床壓運行。（2）燃煤揮發份低，發熱量高，可維持較高的床壓。（3）燃煤粒徑細，可適當降低一次風量，維持略低床壓。

4.5 分離器的分離效率與返料量的控制與調整

在運行中，分離器的分離效率一般是固定的難以調整，通過調整一、二次風，調整煙氣流速可改變分離效率，這要分析煙氣中灰粒徑大小，一般煙氣灰粒徑小于400μm時，分離器是難以分離的。在鍋爐停爐檢修時，要檢查分離器的狀況是否完好，如有損壞，應嚴格按圖紙尺寸要求進行修復。鍋爐返料量可通過返料風調整，然而運行中返料風的調整應十分謹慎。

結束語

循環流化床鍋爐的燃燒特性，有利于提高燃燒效率，減少氮氧化物的排放。更趨于脫硝脫硫的優勢。在循環流化床鍋爐的運行中，我們要充分了解燃燒特性及影響因素，合理控制工況，以保證鍋爐的安全、穩定、經濟運行。

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