淺析循環流化床鍋爐燃燒優化調整

胡津烽

杭州綠能環保發電有限公司，浙江 杭州 310053

0 引言

循環流化床鍋爐燃燒技術以其優越的燃燒穩定性、燃料適應性、調峰能力，以及燃燒溫度可控制得相對較低、S02排放小等優勢，CFB鍋爐燃燒技術最早在國外燃燒褐煤并取得成功，因此以燃燒褐煤為基礎的CFB鍋爐設計成為主要設計模式。在CFB技術引進國內后，由于燃料的多樣性，CFB鍋爐在燃燒煙煤、無煙煤、貧煤以及其它劣質煤時遇到困難。而另一方面，隨著煤粉在脫硫技術方面的不斷改進、脫硫成本的不斷降低，使得CFB鍋爐爐內脫硫的優越性相對下降，因而，優化燃燒調整、提高CFB鍋爐燃燒經濟性是CFB鍋爐燃燒技術所必須解決的問題[1，2]。

1 影響CFB鍋爐燃燒效率的因素分析

1.1 燃料粒徑分布的影響

CFB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。

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；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）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。針對FOSTER WHEELER公司的選擇性冷渣器，顆粒過粗更易使排渣不暢甚至結焦。

1.2 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：1）維持最佳風煤比；2）維持床溫在對應負荷范圍內；3）維持合理的煙氣含氧量； 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。

1.3 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。

1.4 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。

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；

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）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。

2 循環流化床鍋爐燃燒優化調整的方法

2.1 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，Vdaf-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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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400 μm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。

3 結論

CFB鍋爐技術屬于低溫燃燒技術，在鍋爐調試及燃燒調整中，床溫、風量、燃料粒徑和床層高度、返料量是幾個最為重要的指標，實際上，CFB鍋爐的調試核心是通過調試，能正確建立良好的熱循環回路，而燃燒調整的核心是通過調整維持良好的熱循環回路。本文通過對于循環流化床鍋爐燃燒優化調整問題的研究，能夠優化鍋爐運行工況，確保鍋爐安全、經濟運行；降低鍋爐飛灰含碳量、排煙溫度等指標，提高鍋爐效率。

[1]吳劍恒.福建無煙煤在循環流化床鍋爐中的優化燃燒[J].鍋爐技術，2004，35(6).

[2]吳劍恒，俞金樹.燃用福建無煙煤的CFB鍋爐優化燃燒[J].鍋爐制造，2005(1).