淺析調整流化床鍋爐一次風和二次風風量的重要性

陶天峰(安徽華誼化工有限公司 安徽合肥238312)

0 前言

進入流化床鍋爐爐膛的風主要分為一次風、二次風、播煤風、密封風、輸煤風和返料風，流化床鍋爐運行中后4項風的流量基本是固定的，且后4項風之和占總量的5%～7%，一次風和二次風的風量占總風量的93%以上，因此,對一次風和二次風的調整進行分析研究很有必要。

1 一次風調整的因素

一次風在流化床鍋爐運行中主要作用是保證床料處于良好的流化狀態，同時為燃料燃燒提供部分氧氣。一次風從爐膛的底部經布風板進入爐膛密相區，與二次風分段進入爐膛是為了在密相區內造成缺氧燃燒形成還原性氣氛，降低熱力型NOx的生成量，可控制燃料型NOx的生成量，同時決定著密相區的燃燒份額。正常操作過程中，一次風風量不能低于運行中所需的最低流化風量。最低流化風量在冷態啟爐試驗時確定。在實際操作中，流化風量應在最低流化風量的基礎上留一定的調整余量。實際操作中發現，一次風的調整主要與煤的顆粒度及分布、床層溫度、料層壓差與風室靜壓、爐膛壓差等因素有關。

1.1 煤的顆粒度

在實際操作中發現，給煤對燃燒和脫硫效率都受粒度及分布的影響，較合理煤粒度應控制在0～10 mm，煤粒分布影響著鍋爐的負荷穩定并影響著一次風流化調整。當一次風運行量一定時，煤粒分布較細，更多的細小煤顆粒被吹入稀相區，使密相區的相對燃燒量減少，循環倍率增加，床層溫度降低，稀相區的燃燒份額增加。反之，煤粒較粗，吹入稀相區的煤粒相對減少，使密相區的燃燒份額增加，稀相區的燃燒份額降低，床層的溫度升高，循環量降低。在正常的操作中，可分析進煤粒徑及分布或觀察出渣的粒度來調整一次風風量。粒度分布偏粗，適當增加一次風量，避免出現密相區床層溫度高于設計負荷溫度而造成結焦；粒度及分布偏細，則反之，避免溫度過低熄滅。

1.2 床層溫度

不同的負荷對應的床層密相區溫度不同，對一次風風量的要求也不一樣。密相區溫度大多控制在800～1 000 ℃范圍內，溫度太高，不利于燃燒脫硫。若溫度超過灰的變形溫度，則易產生高溫結焦現象；溫度過低，對煤粒著火和燃燒不利。采用石灰石進行爐內脫硫的鍋爐，床層溫度最好控制在830～930 ℃范圍內，選用這一床層溫度是常用石灰石脫硫劑的最佳反應溫度，同時，溫度低于800 ℃，N2O明顯增加，溫度超過900 ℃ ，NxO明顯增加；結合脫硫最佳溫度，選擇將鍋爐爐膛控制在850～900 ℃。密相區溫度高于900 ℃時，稀相區溫度和主蒸汽溫度降低，可增加一次風風量，增大稀相區的燃燒份額。若密相區溫度低于820 ℃，稀相區溫度和主蒸汽溫度升高，則反之。

1.3 料層差壓與風室靜壓

對于流化床，料層差壓控制一般要求在7 000～9 000 Pa，對應的風室靜壓一般在7 500～9 000 Pa。料層差壓和風室靜壓可以通過調節爐底冷渣機排渣量和一次風風量共同調整的方法調節。根據不同運行負荷對應的流化風量設定的料層差壓上限和下限分別作為排放底料的依據。一般在負荷低的情況下，盡可能降低一次風風量，增加放渣量，降低料層壓差和略降低風室靜壓來維持低負荷的穩定，防止密相區溫度過低和床層吹破導致系統的波動。負荷高時，增加一次風風量和減少放渣量，適當增大床層差壓和略提高風室靜壓，即增加密相區的熱容量，為高負荷燃料煤提供穩定的燃點，穩定系統的溫度。

1.4 爐膛差壓

爐膛差壓控制是建立在爐膛頂部負壓穩定基礎上，作為返料量的量化參考。爐膛差壓一般控制在500～1 500 Pa。調整依據主要是煤粒度的分布情況，如煤粒分布偏細，進入稀相區的細粒相對增加，需降低一次流化風量，增加密相區燃燒份額，減少稀相區燃燒份額。相對于設計燃料煤粒度及分布偏細，爐膛差壓控制在正常控制范圍的高數值區，一般在900～1 300 Pa。反之，則增加一次風風量，維持爐膛差壓在700～1 100 Pa。

2 二次風調整的因素

二次風風口的位置很重要，設在密相區上部灰濃度較大之處，可將較多的炭粒和物料吹入爐膛上部的稀相區，增大稀相區的燃燒份額，既補充燃燒所需要的氧氣，又起到擾動作用。調整二次風風量主要依據是煙氣中含氧量和返料器溫度。

2.1 煙氣含氧量

通常以過熱器后煙氣中含氧量為準，一般控制在3%～5%(體積分數)。如果含氧量過高，說明二次風風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失；反之，如果含氧量過小則二次風風量過小，又會引起燃燒不充分，增加化學和機械不完全燃燒損失。

2.2 返料器溫度

采用水冷套式高溫分離器的循環流化床鍋爐，一般要求返料溫度低于床層溫度40～70 ℃，保證鍋爐燃燒溫度。二次風風量小，密相區燃燒不充分，使未燃盡的炭顆粒進入返料系統中，出現二次燃燒，導致返料器溫度升高，易出現返料器結焦。返料溫度升高，密相區產生的熱量不能被循環物料有效帶出，導致床層溫度過高，易出現結焦，同時，也會出現系統難以增加負荷情況。

3 結語

綜上所述，一次風與二次風在調整時是相互關連的，只是分不同位置進入流化床燃燒室，起的不同作用而已。當進入流化床燃燒室燃料煤顆粒及分布偏細時，需減小一次風風量，床層溫度會升高，料層壓差降低和風室靜壓略低，爐膛壓差降低，系統總風量減少，返料系統溫度升高，尾氣含氧量降低，二次風風量需增大；當進入流化床燃燒室煤顆粒及分布偏粗時，需增大一次風風量，床層溫度會降低，料層壓差需增加和風室靜壓需略提高，爐膛壓差增加，系統總風量增加，返料系統溫度降低，尾氣含氧量升高，二次風風量需降低。深入理解一次風和二次風的作用及對系統調節產生的影響，既可穩定系統操作，又可對外來因素產生影響，起到及時排查、調節和控制的作用。