如何控制循環流化床鍋爐床溫

王志強

(太原熱力公司，山西太原 030001)

0 引言

能源與環境是目前我國的兩個重大問題，而能源生產過程是環境污染的主要來源之一，因此煤的高效率低污染燃燒技術對社會的可持續發展具有重要的意義。從20世紀60年代開始，鼓泡流化床鍋爐取得長足發展，且應用范圍極廣，但其存在燃燒損失高、脫硫效率低、受熱面的使用效率差等缺點。隨之循環流化床燃燒技術在鼓泡床的基礎上發展起來，與其他類型鍋爐相比可以發現，它們在燃煤制備系統上存在顯著的差異，自然其操作運行與其他爐型也不同。運行中除了對鍋爐水位、汽壓、汽溫進行監視和調整外，還必須對鍋爐的床溫予以控制與調節。

1 循環流化床鍋爐床溫的控制

1.1 循環流化床鍋爐運行床溫的最佳范圍和影響因素

1)絕大多數流化床鍋爐的運行床溫一般控制在850℃～950℃左右。2)為使循環流化床鍋爐長期穩定的運行，最重要的是避免爐內結焦，即應當避免床溫達到灰軟化溫度。而結焦主要出現在流化不好的區域，阻止燃燒熱量的擴散，使結焦更嚴重。不同成分的灰的軟化溫度不同，從650℃ ～1 000℃以上。a.當有氯化納等成分存在時，結焦溫度會降低。在循環流化床鍋爐內，由于氣固混合強烈，有助于破壞剛形成的小焦塊。b.可將石灰石噴入爐內從而改變床料的組成，防止結焦。c.除了灰熔點溫度影響外，較高的爐內及爐外固體顆粒循環是維持循環流化床爐內溫度分布均勻性、防止結焦的另一主要因素。

1.2 運行床溫的確定一般考慮的因素

1)若床溫低于750℃，燃燒及脫硫速度明顯降低，CO及碳氫化合物排放明顯增大;2)最佳的爐內脫硫溫度是850℃左右;3)NO排放隨溫度升高而增大。

2 流化床溫高或床溫低引起的原因和控制方法

2.1 引起床溫升高的原因

1)煤質好，熱值升高，煙氣氧量降低(一般控制過熱器后正常運行時煙氣含氧量3%～5%)，表明煤量過多，應減少給煤量以降低床溫;2)粒度較大的煤，集中給入爐內，造成密相區燃燒份額增加，引起床溫升高。從含氧量看不出變化。用增加一次風量，減少二次風量的方法，控制床溫;3)由于沒有及時放渣，料層加厚，造成一次風量減少引起床溫升高，應及時放渣保持料層厚度在一定范圍內。

2.2 引起床溫降低的原因

1)煤質差、熱值降低，煙氣氧量增加。應增加給煤量以提升床溫;2)燃料粒度小，煤倉一部分較小的煤集中給入爐內，細煤粒在密相區停留時間較短造成密相區燃燒份額減少，而床溫降低。正確的調整應減少一次風量，增加二次風量，不應增加煤量，以免引起爐膛上部空間燃燒份額增多，造成返料器超溫結焦;3)氧量指標不變，床溫緩慢降低，而且整個燃燒系統都在降低，鍋爐負荷不變。這是由于循環物料增多，增加了受熱面積的換熱系數，造成爐溫降低。應放掉一些循環灰，使爐溫回升。

3 循環流化床鍋爐關鍵運行的控制

3.1 料層厚度對循環流化床鍋爐床溫的影響

1)料層厚度的概念:料層厚度是指密相區內靜止料層厚度。對同一煤種，一定的料層差壓對應著一定的料層厚度。

2)料層厚度對床溫的影響:循環流化床沒有鼓泡床那樣明顯的流化層界面，但仍有密相區和稀相區之分。a.料層薄，對鍋爐穩定運行不利，因爐料的保有量少，入出的爐渣可燃物含量也高。b.料層太厚，增加了料層阻力，雖然鍋爐運行穩定，爐渣可燃物含量低，但增加了風機的電耗。

所以為了經濟運行，料層差壓控制在7 000 Pa～8 000 Pa之間。運行中料層差壓超過此值時可以通過放爐渣來調整，放渣的原則是:少放、勤放，最好能連續少量放。一次放渣量太多會影響鍋爐的穩定運行、出力和效率。

3.2 循環流化床鍋爐的爐膛結構

1)爐膛的橫截面積決定了運行風速的大小和鍋爐低負荷運行的下限。一般循環流化床鍋爐都要求在30%負荷時能不投油穩定燃燒，因此在30%負荷時，爐內實際運行風速應確保爐膛底部區域處于良好鼓泡流化狀態。a.爐膛橫截面積過大，在低負荷時，為維護爐內流化狀態的最小流化風量仍較大，使床溫不易穩定在800℃。b.爐膛橫截面積過小，在正常運行時，由于風速過高，床層阻力較大，風機電耗會增大。

2)爐膛長、寬比的具體尺寸還影響尾部受熱面的布置。其他諸如分離器的布置位置等也與爐膛寬深比的數值有關。實際應用中，爐膛寬深比為1～3都是合適的。

3)循環流化床鍋爐爐膛高度是循環流化床鍋爐的一個重要參數。爐膛越高，鍋爐的造價就越高，所以在滿足鍋爐和爐膛要求的情況下，應盡可能地降低爐膛高度。

3.3 二次風的投入和調整二次風的原則

循環流化床鍋爐本體上的送風裝置主要是由布風裝置和二次風口組成。各種風的設計和運行參數對循環流化床鍋爐運行有很重要的意義。

1)由于循環流化床鍋爐負荷調節范圍大，因此入爐風量變化也較大。循環流化床鍋爐的入爐風量設計為兩部分:一部分經布風板進入爐內，稱為一次風或流化風;另一部分(約占總風量的40%以上)從布風板上方爐墻上水平進入爐內，稱為二次風。鍋爐負荷升高時，一次風基本不變，只增加二次風;負荷降低時，則先減少二次風，再減少上一次風。

2)一次風控制爐溫，二次風控制總風量。在一次風滿足爐溫需要的前提下，當總風量不足時(過熱器后氧氣含量低于3%～5%時)可逐漸開啟二次風，隨著鍋爐負荷的增加，二次風量逐漸增大。

3)最低運行風量是保證和限制流化床低負荷運行的下限風量，風量過低不能保證正常流化，造成爐床結焦。在冷爐點火時，應使一次風量較快的超過最低風量，以免引起低溫結焦。低負荷運行時，不能低于最低運行風量，一般情況下，最低運行風量可在冷態實驗時確定，一般以風門的開度來標定。

3.4 返料器的控制及鍋爐出力的調整

1)返料器的控制。返料器是循環流化床鍋爐的一個主要部件。它工作的好壞直接影響著鍋爐的經濟運行。

首先要保證返料器有穩定流化氣源，啟動時調整好返料器的流化風量。在運行中，要加強監視和控制返料器床溫，防止超溫結焦，一般返料器處的床溫最高不宜大于950℃，當返料器床溫過高時，應減少給煤量和負荷，查明原因后消除。

2)鍋爐出力的調整。a.當增加負荷時，應當先少量增加一次風量和二次風量，再少量加煤，如此反復調節，直到所需的出力。增負荷率一般控制在2%/分～5%/分之間。b.當減負荷時，應先減少給煤量，再適當減少一次風量和二次風量，并慢慢放掉一部分循環灰，以降低爐膛差壓，如此反復操作，直到所需出力為止;降負荷時，由于給煤量、一、二次風量可以很快減少，循環灰可以很快放掉，在緊急情況下，減負荷率可達到20%/分，但一般控制在 5%/分 ～10%/分。

4 循環流化床鍋爐的停爐和再啟動

4.1 循環流化鍋爐壓火操作

鍋爐需要暫時停爐運行時，可以進行壓火操作。具體操作步驟如下:

1)加大給煤量，使爐溫升高到930℃～950℃后停止給煤，待爐溫下降至850℃時，迅速關閉一次風門，立即停一次、二次風機和引風機，迅速關閉各風機調節風門及其他風門，同時關閉返料風門，放掉循環灰。

2)需要長時間壓火時，風機停運后，應迅速打開爐門均勻地加一層約10mm～30mm厚的煙煤，并關爐門、看火孔以防冷風竄入爐膛，使料層熱量散失。壓火時間可達24 h。壓火時間長短取決于靜止料層溫度降低的速度。料層較厚，壓火前爐溫較高壓火時間就長。只要料層溫度不低于600℃，就比較容易啟動，如需要延長壓火時間，爐溫不低于600℃之前將爐子啟動一次，使料層溫度升起來，然后再壓火即可。

4.2 鍋爐壓火狀態的再啟動

1)啟動前打開爐門，觀察煤層的燃燒和床料底火情況。2)當煤量過多時，可扒出一部分，再加少量煙煤攪拌均勻。當上層已燒乏，爐溫又較低時，可少量加煙煤，并攪拌均勻。稍停3 min～5 min后，可啟動引風機、一次風機、調整風量至點火風量。3)當床溫達到800℃時，啟動給煤機，逐漸加大給煤量，通過調整煤量和一次風量控制床溫，隨后將返料器投入。在20%～30%負荷時運行一段，然后根據需要升負荷。

4.3 正常停爐

1)正常停爐是指有秩序地降低鍋爐負荷，使汽輪機與鍋爐解列不引起溫度和壓力發生大的波動，同時盡量使鍋爐處于熱備用狀態，機組降負荷可以全自動完成。

2)正常停爐步驟及注意事項。a.減負荷和停爐前先進行吹灰。在停爐過程中注意汽包上、下壁溫差不得超過50℃。同時降負荷的速率應滿足設計要求，必要時可通過調整減溫器的噴水量調節過熱器出口溫度，當不再需要減溫時，關閉減溫管道上的截止閥。b.檢查并維持汽包的正常水位。c.將機組降到最小穩定負荷，維持最小機組負荷一定的時間，以使旋風筒耐火材料逐漸冷卻。d.將鍋爐主控轉為手動控制。e.關閉所有燃料倉斗出口的截止閥，并使給煤機的燃料全部排空。同時，使燃料儲倉中的燃料降低到最低的安全儲位。f.石灰石給料系統停運。g.監視鍋爐氧量水平和床溫，當氧量開始增大，床溫開始降低時，關閉至爐底的風門擋板，停止向爐底大風箱送風。h.鍋爐熄火后，送、引風機和播風機仍需繼續運行至少5 min后關閉，以便吹掃爐內可燃物。鍋爐停爐后，如果需維持鍋爐壓力，在吹掃結束后關閉各風機。

5 結語

床溫反映了爐內吸熱與放熱之間的平衡關系，循環流化床鍋爐床溫調節主要是通過改變燃煤量，風量和循環灰量進行的。總之，改變給煤量和總風量可以調節爐內溫度;單獨改變循環灰量卻可以調節爐內溫度的分布。在循環流化床鍋爐運行中，投煤量，過量空氣系數，一、二次風配比等都會影響床溫及其分布。這些因素往往是相互關聯的。當外界因素發生變化時，鍋爐為了適應這種變化，給煤量，入爐總風量以及一、二次風比就要相應變化，爐內溫度及其分布也會相應變化。

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