循環(huán)流化床鍋爐床溫控制優(yōu)化分析

彭建升，王 敏，林立閣，花勤健，嚴(yán) 延

（煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264006）

循環(huán)流化床鍋爐的床層由細(xì)小的顆粒物組成，它們?cè)跉饬鞯淖饔孟铝鲃?dòng)，形成了一種類(lèi)似于液體的狀態(tài)。這種狀態(tài)下，燃料可以充分燃燒，同時(shí)產(chǎn)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(shè)備。這些設(shè)備按順序排列，能夠有效降低飛灰率循環(huán)灰輸送系統(tǒng)還能夠使鍋爐的運(yùn)行更加穩(wěn)定，減少停機(jī)維修的時(shí)間和成本。鍋爐的溫度控制是由自動(dòng)控制的，在自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)人工控制來(lái)保持一定的溫度。這種自動(dòng)控制可以使鍋爐的燃燒效率更高，減少能源的浪費(fèi)。同時(shí)，人工控制溫度也能夠保證鍋爐的安全運(yùn)行，避免因溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的事故。

1 循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效的熱能設(shè)備，在許多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它由多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，包括燃燒系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)之間雖然獨(dú)立運(yùn)行，但彼此相互影響，任何一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障。燃燒系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的核心，其燃燒效率和穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。如果燃燒不充分或者溫度過(guò)高，就會(huì)導(dǎo)致床層碎裂或者燃燒產(chǎn)生過(guò)多的有害氣體，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2 循環(huán)流化床鍋爐床溫影響因素的研究

2.1 給煤量

煤量對(duì)床溫度的控制是煤層鍋爐操作中一個(gè)非常重要的因素，它直接關(guān)系到煤層鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性。增加了控制難度，需要進(jìn)行科學(xué)的煤量控制。除了煤量，燃料進(jìn)料速度也是床溫度控制中非常關(guān)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(jìn)料速度以避免床溫度下降過(guò)快。此外，還需要注意煤粉的質(zhì)量和粒度等因素，以確保煤層鍋爐的正常運(yùn)行。床內(nèi)溫度不發(fā)生變化會(huì)導(dǎo)致煤體吸熱比放熱大，積炭過(guò)多會(huì)引起爆炸。因此，需要定期檢查床層厚度和煤層溫度，并及時(shí)清除積炭，以保證煤床的正常運(yùn)行。在初期停止加煤后，需要增加煤來(lái)保持床溫，床溫恢復(fù)到常態(tài)，不易積聚。需要掌握好煤量和進(jìn)料速度的控制，及時(shí)調(diào)整煤量，以保持床溫的穩(wěn)定性，確保煤床鍋爐的正常運(yùn)行。床溫低會(huì)導(dǎo)致調(diào)整煤床溫度的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，加煤時(shí)需要加大空氣流量并經(jīng)常調(diào)整，以保持床的溫度在很小的范圍內(nèi)。這是由于床溫低會(huì)影響燃燒的質(zhì)量和速度，從而影響鍋爐的效率和穩(wěn)定性。在給煤后1 min 左右，爐膛溫度會(huì)升高，達(dá)到高峰，隨后會(huì)隨可燃物的降低而降低。這是因?yàn)槊旱娜紵a(chǎn)生了大量的熱量，導(dǎo)致?tīng)t膛溫度迅速上升。但隨著可燃物的消耗，溫度也會(huì)隨之降低。因此，為了保持鍋爐的穩(wěn)定性和安全性，需要對(duì)煤的供應(yīng)進(jìn)行精確的控制。床內(nèi)溫度逐漸升高，隨著給煤的增加，床內(nèi)溫度的波動(dòng)也隨之增大。這是因?yàn)榻o煤量的增加會(huì)導(dǎo)致床內(nèi)煤的燃燒速度加快，從而產(chǎn)生更多的熱量。這些熱量會(huì)導(dǎo)致床內(nèi)溫度的上升，同時(shí)也會(huì)引起溫度的波動(dòng)。因此，在操作燃煤鍋爐時(shí)，需要根據(jù)床內(nèi)溫度的變化和波動(dòng)，對(duì)給煤量進(jìn)行精確的控制。給煤量的變化受燃料特性影響，需要根據(jù)情況調(diào)整一次風(fēng)量和二次風(fēng)量。煤的特性會(huì)直接影響燃燒的速度和質(zhì)量，從而影響床內(nèi)溫度的變化。因此，為了保持鍋爐的穩(wěn)定性和效率，需要根據(jù)燃料的特性，對(duì)一次風(fēng)量和二次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。

2.2 流化質(zhì)量形成與下降

在燃燒設(shè)備的操作過(guò)程中，爐床溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。溝流是指物料在爐床中向下移動(dòng)時(shí)，某些點(diǎn)的物料流動(dòng)速度比周?chē)奈锪狭鲃?dòng)速度快，從而導(dǎo)致物料流相互穿插、交錯(cuò)的現(xiàn)象。因此，要想保持良好的流化品質(zhì)，就必須盡可能避免溝流的發(fā)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?yàn)檫@些微粒很容易聚在一起，形成堆積，從而導(dǎo)致溝流的發(fā)生。不過(guò)，下床壓力約為7.0 kPa，料層厚度適中并不是導(dǎo)致流化性差的主要原因。因此，文章著重對(duì)布風(fēng)板的影響因素進(jìn)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(fēng)板的設(shè)計(jì)和制造對(duì)于保持流化品質(zhì)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)布風(fēng)板時(shí)，要考慮到風(fēng)盤(pán)阻力、布風(fēng)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(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 燃煤質(zhì)量

循環(huán)流化床鍋爐燃燒過(guò)程中煙氣中氧氣含量不高，這是現(xiàn)代燃煤鍋爐的重要特點(diǎn)之一。但是，增加燃料會(huì)提高溫度，這時(shí)需要降低燃煤量來(lái)控制床溫。同時(shí)，煤粉粒徑越大越容易聚集，聚集會(huì)導(dǎo)致床層阻力增大，影響循環(huán)流化床的正常運(yùn)行。因此，需要加大一次風(fēng)量，減少二次風(fēng)量來(lái)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(huì)造成料層厚度增大和床溫上升，這會(huì)導(dǎo)致循環(huán)流化床的磨損和燃燒效率下降。因此，需要對(duì)料層厚度進(jìn)行合理控制，避免爐渣積聚。

2.4 一次風(fēng)量

在循環(huán)流化床鍋爐中，一次風(fēng)扮演著非常重要的角色。它不僅有流動(dòng)的功能，還有燃燒的功能。一次風(fēng)對(duì)床內(nèi)溫度的影響有兩個(gè)方面。首先，風(fēng)量大會(huì)導(dǎo)致床溫降低，而空氣流量大會(huì)導(dǎo)致床溫升高。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整風(fēng)量和空氣流量，以達(dá)到理想的床溫。但是，如果一次供氣不足，會(huì)導(dǎo)致床溫下降，這時(shí)需要注意誤判為缺煤的情況。因此，在操作中需要及時(shí)檢查一次風(fēng)的供氣情況，保證其正常運(yùn)行。風(fēng)量的調(diào)整也非常重要。需要隨著進(jìn)煤量的不同而改變，以保證一定的進(jìn)煤量。在加煤過(guò)程中需要先吹風(fēng)，以確保煤粉充分混合，燃燒效果更好。而在減煤過(guò)程中需要后降風(fēng)，以避免床內(nèi)溫度過(guò)高。

2.5 床高

床層燃燒技術(shù)是一種能夠高效、節(jié)能、環(huán)保的燃燒方式，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。但是，床層燃燒過(guò)程中存在許多問(wèn)題，如床層溫度不均、燃燒效率不高等。因此，如何優(yōu)化床層燃燒過(guò)程，提高燃燒效率和環(huán)保性，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。床高對(duì)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(huán)流化床的操作有不同之處，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。例如，大容量流化床燃燒時(shí)，需要控制床料的流速和壓降，以保持床層的穩(wěn)定性。而小循環(huán)流化床則需要注意床料的粒度和密度，以保證床層的穩(wěn)定性和燃燒效率。

2.6 循環(huán)灰度

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其循環(huán)灰的單位時(shí)間可以達(dá)到20～40 倍，這是傳統(tǒng)鍋爐無(wú)法比擬的。但是，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)面臨一些問(wèn)題，其中最嚴(yán)重的問(wèn)題之一就是灰渣會(huì)嚴(yán)重地影響爐膛下部的溫度均衡。因此，控制循環(huán)系數(shù)降低是非常必要的，否則將會(huì)導(dǎo)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(huì)隨之上升，因此，為了維持某一床床的溫度，應(yīng)增加循環(huán)速度。煤粉氣流速度是保證鍋爐穩(wěn)定性的關(guān)鍵，也是鍋爐設(shè)計(jì)與操作中需要嚴(yán)格掌握的關(guān)鍵參數(shù)。對(duì)鍋爐進(jìn)行有效的調(diào)控，主要有兩種途徑。第一種思路是通過(guò)調(diào)節(jié)回流率調(diào)節(jié)床內(nèi)固體顆粒的含量，并通過(guò)調(diào)節(jié)壁面換熱來(lái)調(diào)節(jié)床面吸收熱量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)床面溫度的調(diào)控。另外一個(gè)辦法就是調(diào)節(jié)沸騰床換熱器中的固態(tài)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(diào)控，以保證其高效、平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 循環(huán)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(yè)企業(yè)中常見(jiàn)的設(shè)備，它的主要作用是將煤炭等燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。在鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，料層和爐膛壓力是物料循環(huán)的兩個(gè)主要監(jiān)控指標(biāo)，直接影響爐體質(zhì)量和回灰量，關(guān)系到鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在排渣過(guò)程中，采用風(fēng)室靜壓，可以根據(jù)風(fēng)室的靜壓來(lái)估計(jì)物料的壓差和厚度。這種方法可以快速準(zhǔn)確地判斷爐膛內(nèi)料層的狀態(tài)，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。除了料層和爐膛壓力，鍋爐的排煙溫度也是一個(gè)重要的監(jiān)控指標(biāo)。過(guò)高的排煙溫度會(huì)導(dǎo)致熱損失增加，降低鍋爐的效率，同時(shí)也會(huì)增加環(huán)境污染。因此，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)排煙溫度進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，保證其在合理范圍內(nèi)。

3.2 返料溫度與返料量

回料系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐中的關(guān)鍵部件，它主要由回料機(jī)、旋風(fēng)分離器和回收機(jī)組成。回料機(jī)內(nèi)部的松散氣流和回料風(fēng)采用高壓冷氣輸送，旋風(fēng)分離器下面是回收機(jī)，它們都是由鋼殼和耐火材料的內(nèi)襯構(gòu)成。回料率對(duì)鍋爐床溫度有影響，回料量增大會(huì)降低床內(nèi)溫度，因此，回料系統(tǒng)的穩(wěn)定性和回料量的控制非常重要。循環(huán)物料的升溫也會(huì)影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)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(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理，對(duì)于提高鍋爐的效率和穩(wěn)定性具有重要的意義。需要注意的是，回料系統(tǒng)的操作過(guò)程中需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，以確保鍋爐的安全運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化風(fēng)量控制

風(fēng)量控制被認(rèn)為是確保流化床溫度穩(wěn)定的關(guān)鍵。首先，一次風(fēng)、二次風(fēng)大小需要被確定，以防止溫度失控。在實(shí)際生產(chǎn)中，一次風(fēng)、二次風(fēng)的大小應(yīng)該根據(jù)所使用的煤種、燃燒區(qū)域、風(fēng)箱的性能等因素來(lái)確定。如果風(fēng)量過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)對(duì)溫度穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。其次，根據(jù)燃燒情況調(diào)整風(fēng)量也是非常重要的。當(dāng)燃燒負(fù)載增大時(shí)，應(yīng)該增大空氣流量以控制燃燒負(fù)載的增大。這樣可以有效地防止溫度失控，同時(shí)也可以提高燃燒效率。此外，確定最大值以獲得最佳風(fēng)量也是必要的。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該通過(guò)試驗(yàn)或者模擬計(jì)算來(lái)確定最大值，以便在實(shí)際操作中有效地防止風(fēng)量急劇變化。最后，合理控制風(fēng)量減少煤量的變化也是非常重要的。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于煤質(zhì)的變化等因素的影響，煤量的變化是不可避免的。因此，應(yīng)該通過(guò)合理控制風(fēng)量來(lái)減少煤量的變化，以確保流化床鍋爐的溫度穩(wěn)定性。

3.4 適當(dāng)提高床壓

流化床中的床層壓力直接關(guān)系到鍋爐能否順利運(yùn)行，直接關(guān)系到流化床的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，床面壓強(qiáng)的改變還與穩(wěn)態(tài)臨界壓降有關(guān)。在一定的進(jìn)氣量下，其阻力基本相同，而增大穩(wěn)態(tài)的臨界壓強(qiáng)與阻力差值，對(duì)保證機(jī)組的安全運(yùn)行是有利的。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，導(dǎo)流板的穩(wěn)態(tài)臨界壓降與床高之比值也有很大關(guān)系，且隨著床徑和床高比的增大，其穩(wěn)態(tài)臨界壓降也隨之降低。通過(guò)改變床層壓強(qiáng)，使?fàn)t膛出口壓降減小，有利于改善機(jī)組的運(yùn)行效果。提高床層壓力后，同樣的流化空氣流量，布風(fēng)板的阻力基本保持不變，但其穩(wěn)態(tài)的臨界壓降與阻力差增大；這有助于確保運(yùn)行的安全。

3.5 鍋爐壓火與停爐時(shí)的床溫控制

首先，循環(huán)式流化床鍋爐的壓火作業(yè)必須謹(jǐn)慎進(jìn)行。在進(jìn)行壓火作業(yè)時(shí)，需要及時(shí)停用供煤，以避免煤氣爆炸等危險(xiǎn)事件的發(fā)生。同時(shí)，床溫降到一定下限時(shí)，需立即關(guān)掉送風(fēng)設(shè)備，引風(fēng)機(jī)和回料器也需隨之關(guān)閉，以確保床料不會(huì)因?yàn)槿毖醵匀肌Ｆ浯危趬夯鸷螅枰扇〈胧p少床料結(jié)渣現(xiàn)象。床料結(jié)渣會(huì)影響鍋爐的熱效率和穩(wěn)定性，甚至?xí)疱仩t爆炸等嚴(yán)重事故。因此，需要及時(shí)清理床料和爐渣，保持鍋爐的正常運(yùn)行。爐床溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響鍋爐的性能和穩(wěn)定性，因此需要根據(jù)鍋爐的具體情況進(jìn)行調(diào)整和控制。最后，需要注意爐子里的殘?jiān)枥^續(xù)燃燒。在使用過(guò)程中，爐子里會(huì)留下一些殘?jiān)绻患皶r(shí)清理，就會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行。因此，需要確保爐子里的殘?jiān)軌蚶^續(xù)燃燒，保持鍋爐的穩(wěn)定性和高效性。

4 結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，但同時(shí)也存在著污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題。首先，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究和改進(jìn)是很有必要的。這種鍋爐存在的問(wèn)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(wèn)題。這些問(wèn)題需要通過(guò)技術(shù)手段來(lái)解決，例如采用先進(jìn)的過(guò)濾和凈化設(shè)備來(lái)減少?gòu)U氣中的污染物排放，或者采用新型的廢渣處理技術(shù)來(lái)降低資源浪費(fèi)。因此，需要加強(qiáng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究和改進(jìn)，以提高其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保水平。