摘 要：循環(huán)流化床（CFB）鍋爐燃燒技術(shù)是一項(xiàng)近二十年發(fā)展起來(lái)的清潔煤燃燒技術(shù)。它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內(nèi)脫硫、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大和負(fù)荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點(diǎn)。從分析循環(huán)流化床鍋爐的燃燒和傳熱機(jī)理入手，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論述了常規(guī)情況下與循環(huán)流化床鍋爐燃燒有關(guān)的工況控制和調(diào)整問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床 燃燒控制 調(diào)整

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、低污染的節(jié)能產(chǎn)品。自問(wèn)世以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外得到了迅速的推廣與發(fā)展。但由于循環(huán)流化床鍋爐自身的特點(diǎn)，在運(yùn)行操作時(shí)不同于層燃爐和煤粉爐，如果運(yùn)行中不能滿(mǎn)足其對(duì)熱工參數(shù)的特殊要求，極易釀成事故。而目前有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐操作運(yùn)行方面的資料還較少，筆者根據(jù)幾年來(lái)鍋爐設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行參數(shù)的控制與調(diào)整作了一下簡(jiǎn)述。

1 循環(huán)流化床鍋爐總體結(jié)構(gòu)

循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對(duì)流煙道三部分組成。其中燃燒系統(tǒng)包 括風(fēng)室、布風(fēng)板、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分；氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置 和返料裝置兩部分；對(duì)流煙道包括過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等幾部分。

2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱特性

循環(huán)流化床鍋爐屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛，送風(fēng)一般設(shè)有一次風(fēng)和二次風(fēng)，有的生產(chǎn)廠(chǎng)加設(shè)三次風(fēng)，一次風(fēng)由布風(fēng)板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風(fēng)沿燃燒室高度分級(jí)多點(diǎn)送入，主要是增加燃燒室的氧量保證燃料燃燼；三次風(fēng)進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒。燃燒室內(nèi)的物料在一定的流化風(fēng)速作用下，發(fā)生劇烈擾動(dòng)，部分固體顆料在高速氣流的攜帶下離開(kāi)燃燒室進(jìn)入爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內(nèi)壁向下流動(dòng)，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進(jìn)入物料分離裝置，爐膛內(nèi)形成氣固兩相流，進(jìn)入分離裝置的煙氣經(jīng)過(guò)固氣分離，被分離下來(lái)的顆料沿分離裝置下部的返料裝置送回到燃燒室，經(jīng)過(guò)分離的煙氣通過(guò)對(duì)流煙道內(nèi)的受熱面吸熱后，離開(kāi)鍋爐。因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐設(shè)有高效率的分離裝置，被分離下來(lái)的顆料經(jīng)過(guò)返料器又被送回爐膛，使鍋爐爐膛內(nèi)有足夠高的灰濃度，因此循環(huán)流化床鍋爐不同于常規(guī)鍋爐爐膛僅有的輻射傳熱方式，而且還有對(duì)流及熱傳等傳熱方式，大大提高了爐膛的傳導(dǎo)熱系數(shù)，確保鍋爐達(dá)到額定出力。

3 循環(huán)流化床鍋爐主要熱工參數(shù)的控制與調(diào)整

3.1 料層溫度

料層溫度是指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度。它是一個(gè)關(guān)系到鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。料層溫度的測(cè)定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風(fēng)板200-500mm左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度15-25mm，數(shù)量不得少于2只。在運(yùn)行過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)料層溫度監(jiān)視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過(guò)高，容易使流化床體結(jié)焦造成停爐事故；溫度太低易發(fā)生低溫結(jié)焦及滅火。必須嚴(yán)格控制料層溫度最高不能超過(guò)970℃，最低不應(yīng)低于800℃。在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)料層溫度發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量及送回燃燒室的返料量，調(diào)整料層溫度在控制范圍之內(nèi)。如料層溫度超過(guò)970℃時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于800℃時(shí)，應(yīng)首先檢查是否有斷煤現(xiàn)象，并適當(dāng)增加給煤量，減少一次風(fēng)量，加大返料量，使料層溫度升高。一但料層溫度低于700℃，應(yīng)做壓火處理，需待查明溫度降低原因并排除后再啟動(dòng)。

3.2 返料溫度

返料溫度是指通過(guò)返料器送回到燃燒室中的循環(huán)灰的溫度，它可以起到調(diào)節(jié)料層溫度的作用。對(duì)于采用高溫分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其返料溫度較高，一般控制返料溫度高出料層溫度20-30℃，可以保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，同時(shí)起到調(diào)整燃燒的作用。在鍋爐運(yùn)行中必須密切監(jiān)視返料溫度，溫度過(guò)高有可能造成返料器內(nèi)結(jié)焦，特別是在燃用較難燃的無(wú)煙煤時(shí)，因?yàn)榇嬖谌剂虾笕嫉那闆r，溫度控制不好極易發(fā)生結(jié)焦，運(yùn)行時(shí)應(yīng)控制返料溫度最高不能超過(guò)1000℃。返料溫度可以通過(guò)調(diào)整給煤量和返料風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)，如溫度過(guò)高，可適當(dāng)減少給煤量并加大返料風(fēng)量，同時(shí)檢查返料器有無(wú)堵塞，及時(shí)清除，保證返料器的通暢。

3.3 料層差壓

料層差壓是一個(gè)反映燃燒室料層厚度的參數(shù)。通常將所測(cè)得的風(fēng)室與燃燒室上界面之間的壓力差值作為料層差壓的監(jiān)測(cè)數(shù)值，在運(yùn)行都是通過(guò)監(jiān)視料層差壓值來(lái)得到料層厚度大小的。料層厚度越大，測(cè)得的差壓值亦越高。在鍋爐運(yùn)行中，料層厚度大小會(huì)直接影響鍋爐的流化質(zhì)量，如料層厚度過(guò)大，有可能引起流化不好造成爐膛結(jié)焦或滅火。一般來(lái)說(shuō)，料層差壓應(yīng)控制在7000-9000Pa之間。料層的厚度（即料層差壓）可以通過(guò)爐底放渣管排放底料的方法來(lái)調(diào)節(jié)。用戶(hù)在使用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)所燃用煤種設(shè)定一個(gè)料層差壓的上限和下限作為排放底料開(kāi)始和終止的基準(zhǔn)點(diǎn)。

3.4 爐膛差壓

爐膛差壓是一個(gè)反映爐膛內(nèi)固體物料濃度的參數(shù)。通常將所測(cè)得的燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差作為爐膛差壓的監(jiān)測(cè)數(shù)值。爐膛差壓值越大，說(shuō)明爐膛內(nèi)的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數(shù)越大，則鍋爐負(fù)荷可以帶得越高，因此在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)所帶負(fù)荷的要求，來(lái)調(diào)節(jié)爐膛差壓。而爐膛差壓則通過(guò)鍋爐分離裝置下的放灰管排放的循環(huán)灰量的多少來(lái)控制，一般爐膛差壓控制在500-2000Pa之間。用戶(hù)根據(jù)燃用煤種的灰份和粒度設(shè)定一個(gè)爐膛差壓的上限和下限作為開(kāi)始和終止循環(huán)物料排放的基準(zhǔn)點(diǎn)。

此外，爐膛差壓還是監(jiān)視返料器是否正常工作的一個(gè)參數(shù)。在鍋爐運(yùn)行中，如果物料循環(huán)停止，則爐膛差壓會(huì)突然降低，因此在運(yùn)行中需要特別注意。

4 需要特別說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題

4.1 返料量

控制返料量是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行操作時(shí)不同于常規(guī)鍋爐之處，根據(jù)前面提到的循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱的特性，返料量對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因?yàn)樵跔t膛里，返料灰實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場(chǎng)分布均勻，并通過(guò)多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱，因此有較高的傳熱系數(shù)，（其傳熱效率約為煤粉爐的4-6倍）通過(guò)調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。

另一方面，返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關(guān)系，也就是說(shuō)，分離器的分離效率越高，分離出的煙氣中的灰量就越大，從而鍋爐對(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)富裕量就越大，操作運(yùn)行相對(duì)就容易一些。

4.2 風(fēng)量的調(diào)整

在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，許多用戶(hù)往往只靠風(fēng)門(mén)開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，但對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，其對(duì)風(fēng)量的控制就要求比較準(zhǔn)確。

對(duì)風(fēng)量的調(diào)整原則是在一次風(fēng)量滿(mǎn)足流化的前提下，相應(yīng)地調(diào)整二次風(fēng)和三次風(fēng)量。因?yàn)橐淮物L(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量的好壞，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行前都要進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn)，并作出在不同料層厚度（料層差壓）下的臨界流化風(fēng)量曲線(xiàn)，在運(yùn)行時(shí)以此作為風(fēng)量調(diào)整的下限，如果風(fēng)量低于此值，料層就可能流化不好，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)發(fā)生結(jié)焦。對(duì)二次風(fēng)量的調(diào)整主要是依據(jù)煙氣中的含氧量多少，通常以過(guò)熱器后的氧量為準(zhǔn)，一般控制在3-5%左右，如含氧量過(guò)高，說(shuō)明風(fēng)量過(guò)大，會(huì)增加鍋爐的排煙熱損失，q2控制在7%左右；如過(guò)小又會(huì)引起燃燒不完全，增加化學(xué)不完全燃燒損失q3和機(jī)械不完全燃燒損失q4，q3控制在0.01%、q4控制在2.69%。如果在運(yùn)行中總風(fēng)量不夠，應(yīng)逐漸加大鼓、引風(fēng)量，滿(mǎn)足燃燒要求，并不斷調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量，使鍋爐達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。

以上參數(shù)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。在運(yùn)行中還要結(jié)合所燃用煤質(zhì)及當(dāng)時(shí)負(fù)荷的情況，嚴(yán)格監(jiān)控料層差壓、溫度、爐膛差壓和返料溫度，通過(guò)不斷調(diào)整給煤量、風(fēng)量及返料量，使鍋爐達(dá)到最佳的運(yùn)行效果，最大限度的發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

作者簡(jiǎn)介：

林輝元（1972-），男，吉林省松原市人，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：循環(huán)硫化床鍋爐的運(yùn)行與檢修