循環流化床淺析

康彥峰

摘 要：循環流化床鍋爐燃燒技術具有較高的環保特性和較強的煤種適應性，尤其在燃燒劣質煤方面具有非常明顯的優勢，因而得到迅速發展。

關鍵詞：環保特性；自主開發；商業化

1 循環流化床鍋爐的特點

由于其獨特的流體動力特性和結構， 使循環流化床鍋爐具有許多獨特的優點， 其主要優點如下：

1.1 燃料適應性廣

在循環流化床鍋爐中， 新加入的燃料只占床料約3% 的質量分數， 這些新加入的燃料與熾熱的床料混合并被迅速加熱到燃燒所需的溫度， 而床溫本身卻沒有明顯的降低。因此， 循環流化床鍋爐可以燃燒各種劣質燃料， 如高灰煤、高水分煤、低揮發分煤等。212 燃燒效率高由于加入到循環流化床鍋爐內的燃料顆粒大小不同（0mm～13mm） ， 對于較細小的顆粒， 在隨煙氣向上運動的過程中可以充分燃燒， 而對于較大的顆粒，通過在流化床上燃燒、碰撞而成為粒度較小的顆粒， 這時它才能隨煙氣流動， 如未及充分燃燒就逸出， 固體分離裝置會從煙氣中將其分離出來并送回燃燒室進行循環燃燒， 所以循環流化床鍋爐的燃燒效率高達90%以上。

1.2 燃料預處理及給煤系統簡單

由于循環流化床鍋爐可以燃用高水分的煤， 且給料粒度一般小于13mm ， 所以與煤粉鍋爐相比， 燃料的預處理及給煤系統得到了簡化。

2 循環流化床鍋爐主要熱工參數的控制與調整

2.1 料層溫度

料層溫度是指燃燒密相區內流化物料的溫度。它是一個關系到鍋爐安全穩定運行的關鍵參數 。料層溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風板200-500mm左右 燃 燒室密相層中，插入爐墻深度15-25mm，數量不得少于2只。在運行過程中要加強對料層溫度 監視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結焦造成停爐 事 故；溫度太低易發生低溫結焦及滅火。必須嚴格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不 應低于800℃。在鍋爐運行中，當料層溫度發生變化時，可通過調節給煤量、一次風量及送 回燃燒室的返料量，調整料層溫度在控制范圍之內。如料層溫度超過970℃時， 應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于800℃時，應首先檢查是否有斷煤現象，并適當增加給煤量，減少一次風量，加大返料量，使 料層 溫度升高。一但料層溫度低于700℃，應做壓火處理，需待查明溫度降低原因并排除后再啟動。

2.2 返料溫度

返料溫度是指通過返料器送回到燃燒室中的循環灰的溫度，它可以起到調節料層溫度的作用 。對于采用高溫分離器的循環流化床鍋爐，其返料溫度較高，一般控制返料溫度高出料層溫度20-30℃，可以保證鍋爐穩定燃燒，同時起到調整燃燒的作用。在鍋爐運行中必須密切監視返料溫度，溫度過高有可能造成返料器內結焦，特別是在燃用較難燃的無煙煤時，因為存在燃料后燃的情況，溫度控制不好極易發生結焦，運行時應控制返料溫度最高不能超過1000℃。 返 料溫度可以通過調整給煤量和返料風量來調節，如溫度過高，可適當減少給煤量并加大返料 風量，同時檢查返料器有無堵塞，及時清除，保證返料器的通暢。

2.3 料層差壓

料層差壓是一個反映燃燒室料層厚度的參數。通常將所測得的風室與燃燒室上界面之間的壓 力差值作為料層差壓的監測數值，在運行都是通過監視料層差壓值來得到料層厚度大小的。 料 層厚度越大，測得的差壓值亦越高。在鍋爐運行中，料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質 量，如料層厚度過大，有可能引起流化不好造成爐膛結焦或滅火。一般來說，料層差壓應控 制在7000-9000Pa之間。料層的厚度（即料層差壓）可以通過爐底放渣管排放底料的方法來調 節。用戶在使用過程中，應根據所燃用煤種設定一個料層差壓的上限和下限作為排放底料開 始和終止的基準點。

2.4 爐膛差壓

爐膛差壓是一個反映爐膛內固體物料濃度的參數。通常將所測得的燃燒室上界面與爐膛出 口之間的壓力差作為爐膛差壓的監測數值。爐膛差壓值越大，說明爐膛內的物料濃度越高， 爐膛的傳熱系數越大，則鍋爐負荷可以帶得越高，因此在鍋爐運行中應根據所帶負荷的要求 ，來調節爐膛差壓。而爐膛差壓則通過鍋爐分離裝置下的放灰管排放的循環灰量的多少來控 制，一般爐膛差壓控制在500-2000Pa之間。用戶 根據燃用煤種的灰份和粒度設定一個爐膛 差壓的上限和下限作為開始和終止循環物料排放的基準點。

此外，爐膛差壓還是監視返料器是否正常工作的一個參數。在鍋爐運行中，如果物料循環停 止，則爐膛差壓會突然降低，因此在運行中需要特別注意。

2.5 返料量

控制返料量是循環流化床鍋爐運行操作時不同于常規鍋爐之處，根據前面提到的循環流化床 鍋爐燃燒及傳熱的特性，返料量對循環流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因為在爐膛 里，返料灰實質上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使爐膛內的溫度場分 布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進行換熱，因此有較高的傳熱系數，（其傳熱效率約為煤粉爐的4-6倍）通過調整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進一步調節鍋爐負荷。

另一方面，返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關系，也就是說，分離器的 分離效率越高，分離出的煙氣中的灰量就越大，從而鍋爐對負荷的調節富裕量就越大，操作運行相對就容易一些。

2.6 風量的調整

在鍋爐運行過程中，許多用戶往往只靠風門開度的大小來調節風量，但對于循環流化床鍋爐 來說，其對風量的控制就要求比較準確。

對風量的調整原則是在一次風量滿足流化的前提下，相應地調整二次風。因為一 次風量的大小直接關系到流化質量的好壞，循環流化床鍋爐在運行前都要進行冷態試驗， 并 作出在不同料層厚度（料層差壓）下的臨界流化風量曲線，在運行時以此作為風量調整的下限 ，如果風量低于此值，料層就可能流化不好，時間稍長就會發生結焦。對二次風量的調整主 要是依據煙氣中的含氧量多少，通常以過熱器后的氧量為準，一般控制在3-5%左右，如含氧 量過高，說明風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失q2；如過小又會引起燃燒不完全，增加化學不完全燃燒損失q3和機械不完全燃燒損失q4。如果在運行中總風量不夠，應逐漸加大鼓引風量，滿足燃燒要求，并不斷調節一二次風量，使鍋爐達到最佳的經濟運行指標 。

3 結束語

本文主要是對流化床的概況進行介紹，也在使讀者對循環流化床鍋爐有一個初步的認識，以便今后涉及到相關知識能夠有清醒的認識。

參考文獻

[1]岑可法. 循環流化床鍋爐理論設計與運行[M ]. 北京：中國電力出版社， 1998

[2]于 龍， 呂俊復， 王智微，等. 循環流化床燃燒技術的研究展望[J ] . 熱能動力工程， 2004 ， 19 （4）