循環流化床鍋爐降床溫試驗研究

張永剛

摘要：通過實際操作證明，已經進行使用的大多數循環流化床鍋爐有著床溫過高的現象，這不僅使其更難以滿足環境指標（例如二氧化硫和氮氧化物的排放量），而且還很容易造成安全隱患（例如爐膛床面結焦）。所以，本文在考慮了操作安全性和環境保護的基礎上，研究了料層壓力，運行中的氧量，一次風量，二次風量，氧量和Ca/S爐內脫硫等方面的運行參數與床溫之間的關系，并制定了運行參數的適當運行范圍，以供運行員參考。

關鍵詞：循環流化床;床溫;試驗

引言

根據循環流化床鍋爐運行的重要指標，床溫一方面會直接影響鍋爐的脫硫效果，另一方面還會影響鍋爐的安全性，經濟性和穩定性。如果料層溫度變得較低，燃料將會不燃燒完全的燃燒的使用效率，并降低鍋爐的經濟性;如果床層溫度變得較溫度更適合于達到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫摩爾比），并增加了積炭的危險，溫度更適合于達到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫比），并增加了積炭的危險，溫度更適合于達到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫摩爾比），并增加了積炭的風險，無法導致循環流化床鍋爐安全經濟的運行。

現如今，火力發電廠對污染物的排放要求越來越嚴格，確保鍋爐床溫的適當工作溫度對于設備的安全，經濟和環保的操作至關重要。通過研究得到，料床溫度較高或很高的循環流化床鍋爐存在的百分比并不小。如果料床溫度過高，設備的承載能力將會降低，這將影響鍋爐設備的穩定運行。與同類鍋爐相比，循環流化床鍋爐的脫硫效率要低得多，原始氮氧化物的釋放量要多出約30%。料層厚度，運行中的氧量，一次風量，二次風量，總風量和Ca/S爐內脫硫等方面的運行參數對鍋爐床溫的影響。

1降床溫試驗研究

在正常狀況下，影響床溫的因素主要包括料層壓力，運行中的氧量，一次風量，二次風量，總風量和Ca/S爐內脫硫等。煤的類型和顆粒度也對床溫度有一定的影響。實際操作來看，煤的成分（特別是灰分）對床的溫度影響最大。然而，由于燃料成本，大多數循環流化床鍋爐難以更換燃料類型。所以，從燃燒控制的角度出發，本文著重于從降低床層溫度的實驗研究。主要的調節項目有：床層壓力，運行中的氧量，一次風量，二次風量，總風量和Ca/S爐內脫硫等。

1.1床層壓力對鍋爐運行床溫的影響

在運行中實驗結果表明，合理增加床層壓力將有助于降低料床溫度。這是由于爐子中固體物質總量的增加，以及煙道氣（含灰分）到爐子加熱表面對水冷壁的熱傳遞系數的增加，這增加了水冷壁吸收熱量的能力并降低了床溫。然而，床層壓力的增加對于鍋爐的運行既有優點也有缺點。優點是增加了煤顆粒在爐中的停留時間，這對燃料的完全燃燒有積極作用，減少了由于不完全固體燃燒引起的熱量的流失，增加了鍋爐的燃燒效率;缺點是一次風壓增加，增加了風機的功耗。最后，二次風率的背壓增加，這導致二次空氣的滲透性降低，容易導致爐子中心的氧氣缺乏，并且增加了燃燒完全燃料的難度。

1.2運行氧量對鍋爐運行床溫的影響

工作氧氣的量（空氣系數過高）對料床溫度（特別是低床溫）有重要影響。如果氧含量太低，則無氧的密相區域會較低的燃燒，燃燒速率低，很難導致燃盡，易于導致床溫降低;如果氧氣含量過高，過多的空氣會冷卻床溫，并導致下部床的溫度降低。而且，空氣量的增加導致循環物質的量增加，循環材料從爐底提取大量熱量，這也降低了操作爐底的溫度，并會影響爐底渣的燃燒。

1.3一次風量對鍋爐運行床溫的影響

在循環流化床鍋爐中，一次風量應保持床料的自然流化，并確保在密相區域中燃燒所需的氧氣量，但是，為了確保鍋爐運行的安全性，一次風量的設定范圍受到限制。分析假設隨著初始空氣量的增加，由于密相區域燃燒率的提升，料層溫度不會明顯降低，如果空氣量繼續增加，則一次風量的增加會在冷卻床料中起作用，并且料層的溫度將會持續降低。另外，在致密級區域中，一次風量的增加和密相區的增加不利于水冷壁的傳熱，因此，從運行安全和經濟效率的角度出發，必須充分考慮一次風量的合理運行范圍。

1.4二次風量對鍋爐運行床溫的影響

循環流化床鍋爐的一次風量為燃料所需化學計量值的40%至50%，并且該范圍是低氧范圍。二次風量用作助燃空氣，以確保燃燒部分的適當分布，并實現在密相區域上的爐床溫度的均勻分布，另外，二次風量具有梯度燃燒的功能，伴隨燃燒的發生，會分層補充燃燒空氣，以確保燃燒區域中所需要的氧氣量。

1.5總風量對鍋爐運行床溫的影響

在正常狀態下，增加風量有利于爐子的燃燒，然而過度增加風量，可能不利于提高鍋爐的整體使用效率。隨著空氣量的增加，氧氣濃度也在增加，這加快了氧氣的傳播效率和固體氣體間的反應速度。其特點是燃燒程度增加，粉煤灰的碳含量降低，一氧化碳的排放量變低。如果風量太大，導致燃料燃燒中的過量氧氣的積極作用小于增加最終廢氣排放的熱量損失的不利影響，從而降低了鍋爐的熱效率。

總風量，特別是一次風量，對爐溫，尤其是密相區域中的床溫具有顯著的影響。如果風量太小，則具有密相而無氧氣的區域會難以適度燃燒，燃燒率會變低，不會導致燃盡;反之，如果風量太大，則過量的風量會使床冷卻并降低致密級區域中的床溫。并且，空氣量的增加會導致物料循環的增加，包括內部和外部的循環，循環材料從密相區提取大量的熱量，這也降低了密相底部區域的溫度，并影響底部爐渣的燃燒程度。

1.6爐內脫硫Ca/S對床溫的影響

循環流化床鍋爐的脫硫過程包含有需要吸收熱量的石灰石的燃燒反應，然而，氧化鈣和二氧化硫的反應是會產的熱量的，因此不同的Ca/S對床溫也會有一定影響。

2結束語

如果其它數據基本保持不變，則床層壓力，運行中的氧量，一次風量，二次風量，總風量和Ca/S爐內硫的去除都會有著很大的可能影響循環流化床鍋爐的運行床溫。研究結果說明，根據床層壓力壓，運行氧氣量，一次風量和Ca/S爐內硫的去除量的增多，床溫在逐漸降低。其中，運行中的氧量和一次風量對料床溫度有很大的影響。

參考文獻：

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（作者單位：呼倫貝爾安泰熱電有限責任公司滿洲里熱電廠）