循環灰量和返料風壓對流化床鍋爐燃燒的影響

吳永昌

【摘要】調整循環灰量和保持適當的返料風壓對流化床鍋爐返料器J型閥的穩定性這兩方面研究，探討循環流化床鍋爐的燃燒調整方法，提高鍋爐效率。

【關鍵詞】循環流化床 循環灰量 返料風壓 J型閥放灰管改造

我公司現運行的三臺鍋爐均是四川鍋爐廠生產的CG-75/5.3-MX型中溫次高壓循環流化床鍋爐。從運行情況看，投產以來，鍋爐燃燒基本穩定，出力也能達到設計要求，不足之處是各項指標不理想，鍋爐效率只有80%左右，飛灰含碳量高時能達到13%左右，爐渣含碳量高時能達到6%左右。噸煤產汽視煤質情況在5.5-7.0之間。總結燃燒工況及運行調整，認為本鍋爐燃燒指標不理想的原因，存在兩個關鍵因素：一是循環灰量的多少，二是返料系統的穩定性。

1 循環灰量

循環灰量這個概念，可以說是循環流化床外循環中的物料，也可以說是旋風分離器收集下來的返料量。在循環流化床密相區中約有50%的燃料被燃燒，釋放出熱量，這些熱量除一部分被用來加熱燃料和空氣外，其余大部分熱量必須被循環物料帶走，才能保持穩定。如果循環物料不足，就會導致床溫過高，也就是說，足夠的循環灰量是控制床溫過高的有效手段。相反，如果循環灰量過多，就會導致燃燒不充分，床溫偏低。

此循環灰量也決定了爐膛內的物料濃度，由爐內傳熱分析可知，爐內傳熱隨著物料濃度的增加而增大，即物料濃度的變化對爐內傳熱的影響是比較顯著的。也可以說，爐內物料濃度決定鍋爐出力，爐內物料濃度大，鍋爐的出力也大，可通過控制爐內物料濃度來控制鍋爐出力。在運行中，爐內物料濃度增大，即流動阻力增加，懸浮段壓差增大。如爐膛物料濃度過大，則會使床溫降低，從而影響鍋爐出力，這時，可通過放循環灰的方法來控制爐膛物料的濃度。

從運行和指標情況看，煤質的灰分大時，各項指標就相對差。再從運行參數上看，煤質灰分大時，一次風量用不上，風機全開，感覺還不夠用，這樣調節已經超出了風機的設計要求，但為了保證負荷，必須這樣調節。返料風量變小或消失，有時出現返料器積灰堵塞的現象，即返料溫度緩慢下降。另外在投用脫硫石灰石時，反應更明顯。這也就說明了循環灰量太多，爐膛流動阻力大，分離器收集下來的返料量多，返料器立管內積灰，所以導致返料風量小。由此可以說，我公司現運行的爐子存在循環灰量多的問題。

2 返料系統

我公司CG-75/5.3-MX型中溫次高壓循環流化床鍋爐采用的是J型閥返料系統。由于自然堆積的作用，當返料風Q=0時，返料器不工作；當Q大于一定值時，物料開始流化，并在立管物料重力作用下形成自流，通過返料器進入主床。由此可見，返料風量是決定返料器工作的因素，它與風源壓力、返料器上升段阻力以及布風阻力有關。上升段阻力特性首先與上升段高度H（后為H2）有關。實驗結果顯示，H=350mm時的返料器風源壓力在6000Pa左右，H=1000mm時的返料器風源壓力在13000Pa左右。返料器上升段阻力與上升段高度成比例。再有，根據壓力平衡關系，得出返料器正常工作時風源壓力必須滿足下列條件：

（1）P>&g;△H2+△P布

（2） P≤&g;△H1+△P布

式中：P為返料壓力，△P布為返料布風阻力，&為物料堆積密度

OH1，OH2分別為返料器人口料腿高度和出口高度

式中（1）（2）是運行中控制返料風壓的依據，所以，如果漏風嚴重，風壓不夠，風壓波動過大，或返料風中斷，都會造成P<&g;△H2+△P布的情況，從而使返料器不投入造成堵塞。返料器中有異物處于返料出口時，勢必阻止物料返回爐膛，可能導致物料在分離器內聚集造成返料堵塞。

3 總結分析

從停爐后檢查風帽情況看，東西兩側返料口對著的風帽眼部分堵塞，這種現象引起了三個連鎖問題：1，高壓力的返料風帶著循環灰沖向布風板，風速可能超過了爐內的流化風速，使這部分風帽的風受到阻力。長期運行，造成堵塞。2，旋風分離器收集下來的返料量大，必須用這么大的返料風壓，不然就會造成返料堵塞，為什么負荷低時，返料風就大，而高時返料風就減小甚至消失，特殊情況還需要關小主風道檔板來加大返料風。3，為保證負荷，必須加大一次風量來加強燃燒，這也說明爐內物料濃度大，有一部分燃料缺氧，得不到燃燒，就被排出去，從而增加爐渣含碳量。另一方面使更多的物料又進入分離器，從而造成惡性循環。

從以上情況看，第一步先要解決循環灰量大的問題。第二步再來調整返料風壓。由煤質分析可知，灰分大時，循環灰量就大，所以根據煤質配比情況來調整。主要辦法：1、在現有煤質配比的基礎上摻人灰分少的煤種。2、在現有煤質不變的情況下從返料器底部放灰管來放返料灰。因為灰量比較大，人工用小車推肯定不合適，建議裝一套輸粉絞龍一樣的自動化排灰裝置，直接排到冷渣機，增加可操作性。

參考文獻：

[1]岑可法等.循環流化床鍋爐設計及運行[M].北京：科學出版社，1998.

[2]中國電力企業聯合會科技服務中心.全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網技術交流資料匯編[M].2003.