循環流化床鍋爐床溫控制優化分析

彭建升，王 敏，林立閣，花勤健，嚴 延

（煙臺龍源電力技術股份有限公司，山東 煙臺 264006）

循環流化床鍋爐的床層由細小的顆粒物組成，它們在氣流的作用下流動，形成了一種類似于液體的狀態。這種狀態下，燃料可以充分燃燒，同時產生的廢氣中的污染物可以被吸附在床層顆粒上，減少了排放。為了順利排出灰渣，鍋爐采用了水冷螺旋出渣器、灰冷器、灰斗等設備。這些設備按順序排列，能夠有效降低飛灰率循環灰輸送系統還能夠使鍋爐的運行更加穩定，減少停機維修的時間和成本。鍋爐的溫度控制是由自動控制的，在自動控制系統無法正常運行時通過人工控制來保持一定的溫度。這種自動控制可以使鍋爐的燃燒效率更高，減少能源的浪費。同時，人工控制溫度也能夠保證鍋爐的安全運行，避免因溫度過高或過低導致的事故。

1 循環流化床鍋爐概述

循環流化床鍋爐是一種高效的熱能設備，在許多工業領域得到廣泛應用。它由多個系統構成，包括燃燒系統、循環系統、排放系統等等。這些系統之間雖然獨立運行，但彼此相互影響，任何一個出現問題都可能導致整個系統的故障。燃燒系統是循環流化床鍋爐的核心，其燃燒效率和穩定性對整個系統的運行至關重要。如果燃燒不充分或者溫度過高，就會導致床層碎裂或者燃燒產生過多的有害氣體，從而影響整個系統的運行。

2 循環流化床鍋爐床溫影響因素的研究

2.1 給煤量

煤量對床溫度的控制是煤層鍋爐操作中一個非常重要的因素，它直接關系到煤層鍋爐的穩定運行和安全性。增加了控制難度，需要進行科學的煤量控制。除了煤量，燃料進料速度也是床溫度控制中非常關鍵的因素。煤粉是影響煤層溫度的主要因素之一，需要減少煤粉進料速度以避免床溫度下降過快。此外，還需要注意煤粉的質量和粒度等因素，以確保煤層鍋爐的正常運行。床內溫度不發生變化會導致煤體吸熱比放熱大，積炭過多會引起爆炸。因此，需要定期檢查床層厚度和煤層溫度，并及時清除積炭，以保證煤床的正常運行。在初期停止加煤后，需要增加煤來保持床溫，床溫恢復到常態，不易積聚。需要掌握好煤量和進料速度的控制，及時調整煤量，以保持床溫的穩定性，確保煤床鍋爐的正常運行。床溫低會導致調整煤床溫度的延遲時間較長，加煤時需要加大空氣流量并經常調整，以保持床的溫度在很小的范圍內。這是由于床溫低會影響燃燒的質量和速度，從而影響鍋爐的效率和穩定性。在給煤后1 min 左右，爐膛溫度會升高，達到高峰，隨后會隨可燃物的降低而降低。這是因為煤的燃燒產生了大量的熱量，導致爐膛溫度迅速上升。但隨著可燃物的消耗，溫度也會隨之降低。因此，為了保持鍋爐的穩定性和安全性，需要對煤的供應進行精確的控制。床內溫度逐漸升高，隨著給煤的增加，床內溫度的波動也隨之增大。這是因為給煤量的增加會導致床內煤的燃燒速度加快，從而產生更多的熱量。這些熱量會導致床內溫度的上升，同時也會引起溫度的波動。因此，在操作燃煤鍋爐時，需要根據床內溫度的變化和波動，對給煤量進行精確的控制。給煤量的變化受燃料特性影響，需要根據情況調整一次風量和二次風量。煤的特性會直接影響燃燒的速度和質量，從而影響床內溫度的變化。因此，為了保持鍋爐的穩定性和效率，需要根據燃料的特性，對一次風量和二次風量進行調整。

2.2 流化質量形成與下降

在燃燒設備的操作過程中，爐床溫度是一個非常重要的參數。溝流是指物料在爐床中向下移動時，某些點的物料流動速度比周圍的物料流動速度快，從而導致物料流相互穿插、交錯的現象。因此，要想保持良好的流化品質，就必須盡可能避免溝流的發生。材料粒度分布不均勻且存在大量微粒是最主要的原因。因為這些微粒很容易聚在一起，形成堆積，從而導致溝流的發生。不過，下床壓力約為7.0 kPa，料層厚度適中并不是導致流化性差的主要原因。因此，文章著重對布風板的影響因素進行了研究。由于入爐燃油和石灰石粒徑很難得到很好的改善，因此，布風板的設計和制造對于保持流化品質至關重要。在設計布風板時，要考慮到風盤阻力、布風均勻性等因素，以保證物料能夠均勻地分布在爐床上，避免溝流現象的發生。

2.3 燃煤質量

循環流化床鍋爐燃燒過程中煙氣中氧氣含量不高，這是現代燃煤鍋爐的重要特點之一。但是，增加燃料會提高溫度，這時需要降低燃煤量來控制床溫。同時，煤粉粒徑越大越容易聚集，聚集會導致床層阻力增大，影響循環流化床的正常運行。因此，需要加大一次風量，減少二次風量來控制床溫。除了這些控制方法之外，合理控制料層厚度也是非常重要的。爐渣積聚會造成料層厚度增大和床溫上升，這會導致循環流化床的磨損和燃燒效率下降。因此，需要對料層厚度進行合理控制，避免爐渣積聚。

2.4 一次風量

在循環流化床鍋爐中，一次風扮演著非常重要的角色。它不僅有流動的功能，還有燃燒的功能。一次風對床內溫度的影響有兩個方面。首先，風量大會導致床溫降低，而空氣流量大會導致床溫升高。因此，需要根據實際情況來調整風量和空氣流量，以達到理想的床溫。但是，如果一次供氣不足，會導致床溫下降，這時需要注意誤判為缺煤的情況。因此，在操作中需要及時檢查一次風的供氣情況，保證其正常運行。風量的調整也非常重要。需要隨著進煤量的不同而改變，以保證一定的進煤量。在加煤過程中需要先吹風，以確保煤粉充分混合，燃燒效果更好。而在減煤過程中需要后降風，以避免床內溫度過高。

2.5 床高

床層燃燒技術是一種能夠高效、節能、環保的燃燒方式，已經被廣泛應用于工業領域。但是，床層燃燒過程中存在許多問題，如床層溫度不均、燃燒效率不高等。因此，如何優化床層燃燒過程，提高燃燒效率和環保性，是當前研究的熱點之一。床高對燃燒效率有重要影響。降低床高可以使床層溫度較高，從而提高燃燒效率。其次，大容量和小循環流化床的操作有不同之處，需要根據具體情況進行調整。例如，大容量流化床燃燒時，需要控制床料的流速和壓降，以保持床層的穩定性。而小循環流化床則需要注意床料的粒度和密度，以保證床層的穩定性和燃燒效率。

2.6 循環灰度

循環流化床鍋爐是一種高效的熱能轉換設備，其循環灰的單位時間可以達到20～40 倍，這是傳統鍋爐無法比擬的。但是，循環流化床鍋爐在運行過程中會面臨一些問題，其中最嚴重的問題之一就是灰渣會嚴重地影響爐膛下部的溫度均衡。因此，控制循環系數降低是非常必要的，否則將會導致理論燃燒溫度升高。另外，由于流化床中熱量的變化，床面的溫度也會隨之上升，因此，為了維持某一床床的溫度，應增加循環速度。煤粉氣流速度是保證鍋爐穩定性的關鍵，也是鍋爐設計與操作中需要嚴格掌握的關鍵參數。對鍋爐進行有效的調控，主要有兩種途徑。第一種思路是通過調節回流率調節床內固體顆粒的含量，并通過調節壁面換熱來調節床面吸收熱量，最終實現對床面溫度的調控。另外一個辦法就是調節沸騰床換熱器中的固態物料的比率，然后再把它輸送回燃燒爐。兩者均可用于CFB 鍋爐的操作調控，以保證其高效、平穩的運轉。

3 循環流化床鍋爐床溫偏高解決措施

3.1 合理控制床層厚度

燃煤鍋爐是許多工業企業中常見的設備，它的主要作用是將煤炭等燃料燃燒，產生高溫高壓蒸汽，推動機械設備運轉。在鍋爐的運行過程中，料層和爐膛壓力是物料循環的兩個主要監控指標，直接影響爐體質量和回灰量，關系到鍋爐的安全、穩定運行。在排渣過程中，采用風室靜壓，可以根據風室的靜壓來估計物料的壓差和厚度。這種方法可以快速準確地判斷爐膛內料層的狀態，從而進行調節和優化。除了料層和爐膛壓力，鍋爐的排煙溫度也是一個重要的監控指標。過高的排煙溫度會導致熱損失增加，降低鍋爐的效率，同時也會增加環境污染。因此，在鍋爐運行過程中，需要對排煙溫度進行監控和調節，保證其在合理范圍內。

3.2 返料溫度與返料量

回料系統是循環流化床鍋爐中的關鍵部件，它主要由回料機、旋風分離器和回收機組成。回料機內部的松散氣流和回料風采用高壓冷氣輸送，旋風分離器下面是回收機，它們都是由鋼殼和耐火材料的內襯構成。回料率對鍋爐床溫度有影響，回料量增大會降低床內溫度，因此，回料系統的穩定性和回料量的控制非常重要。循環物料的升溫也會影響鍋爐的安全穩定運行，所以要選擇合適的回料溫度，以保證鍋爐的正常使用。合理的回料溫度不僅有利于鍋爐的正常使用，還可以提高鍋爐的熱效率，減少燃料消耗。因此，回料系統的設計和管理，對于提高鍋爐的效率和穩定性具有重要的意義。需要注意的是，回料系統的操作過程中需要加強監測和維護，及時發現和解決問題，以確保鍋爐的安全運行。

3.3 優化風量控制

風量控制被認為是確保流化床溫度穩定的關鍵。首先，一次風、二次風大小需要被確定，以防止溫度失控。在實際生產中，一次風、二次風的大小應該根據所使用的煤種、燃燒區域、風箱的性能等因素來確定。如果風量過大或過小，都會對溫度穩定性產生影響。其次，根據燃燒情況調整風量也是非常重要的。當燃燒負載增大時，應該增大空氣流量以控制燃燒負載的增大。這樣可以有效地防止溫度失控，同時也可以提高燃燒效率。此外，確定最大值以獲得最佳風量也是必要的。在實際生產中，應該通過試驗或者模擬計算來確定最大值，以便在實際操作中有效地防止風量急劇變化。最后，合理控制風量減少煤量的變化也是非常重要的。在實際生產中，由于煤質的變化等因素的影響，煤量的變化是不可避免的。因此，應該通過合理控制風量來減少煤量的變化，以確保流化床鍋爐的溫度穩定性。

3.4 適當提高床壓

流化床中的床層壓力直接關系到鍋爐能否順利運行，直接關系到流化床的穩定運行。同時，床面壓強的改變還與穩態臨界壓降有關。在一定的進氣量下，其阻力基本相同，而增大穩態的臨界壓強與阻力差值，對保證機組的安全運行是有利的。此外，研究還發現，在一定條件下，導流板的穩態臨界壓降與床高之比值也有很大關系，且隨著床徑和床高比的增大，其穩態臨界壓降也隨之降低。通過改變床層壓強，使爐膛出口壓降減小，有利于改善機組的運行效果。提高床層壓力后，同樣的流化空氣流量，布風板的阻力基本保持不變，但其穩態的臨界壓降與阻力差增大；這有助于確保運行的安全。

3.5 鍋爐壓火與停爐時的床溫控制

首先，循環式流化床鍋爐的壓火作業必須謹慎進行。在進行壓火作業時，需要及時停用供煤，以避免煤氣爆炸等危險事件的發生。同時，床溫降到一定下限時，需立即關掉送風設備，引風機和回料器也需隨之關閉，以確保床料不會因為缺氧而自燃。其次，在壓火后，需要采取措施減少床料結渣現象。床料結渣會影響鍋爐的熱效率和穩定性，甚至會引起鍋爐爆炸等嚴重事故。因此，需要及時清理床料和爐渣，保持鍋爐的正常運行。爐床溫度過高或過低都會影響鍋爐的性能和穩定性，因此需要根據鍋爐的具體情況進行調整和控制。最后，需要注意爐子里的殘渣需繼續燃燒。在使用過程中，爐子里會留下一些殘渣，如果不及時清理，就會影響鍋爐的正常運行。因此，需要確保爐子里的殘渣能夠繼續燃燒，保持鍋爐的穩定性和高效性。

4 結語

循環流化床鍋爐在經濟發展中發揮了重要作用，但同時也存在著污染和資源浪費等問題。首先，循環流化床鍋爐技術的研究和改進是很有必要的。這種鍋爐存在的問題主要包括廢氣中的顆粒物和二氧化硫等污染物的排放，以及廢渣的處理問題。這些問題需要通過技術手段來解決，例如采用先進的過濾和凈化設備來減少廢氣中的污染物排放，或者采用新型的廢渣處理技術來降低資源浪費。因此，需要加強對循環流化床鍋爐技術的研究和改進，以提高其經濟效益和環保水平。