浅析循环流化床锅炉燃烧优化调整

胡津烽

杭州绿能环保发电有限公司，浙江 杭州 310053

0 引言

循环流化床锅炉燃烧技术以其优越的燃烧稳定性、燃料适应性、调峰能力，以及燃烧温度可控制得相对较低、S02排放小等优势，CFB锅炉燃烧技术最早在国外燃烧褐煤并取得成功，因此以燃烧褐煤为基础的CFB锅炉设计成为主要设计模式。在CFB技术引进国内后，由于燃料的多样性，CFB锅炉在燃烧烟煤、无烟煤、贫煤以及其它劣质煤时遇到困难。而另一方面，随着煤粉在脱硫技术方面的不断改进、脱硫成本的不断降低，使得CFB锅炉炉内脱硫的优越性相对下降，因而，优化燃烧调整、提高CFB锅炉燃烧经济性是CFB锅炉燃烧技术所必须解决的问题[1，2]。

1 影响CFB锅炉燃烧效率的因素分析

1.1 燃料粒径分布的影响

CFB锅炉对燃料粒径分布要求很高，合理的粒径分布是锅炉燃烧安全稳定和经济的重要保证。一般来说，细颗粒在炉内能优先燃烧，能提供锅炉燃烧所需的起始热量；粗颗粒在炉内持续燃烧，能提供锅炉燃烧所需的延续热量。燃料粒径对锅炉的影响有以下几点。

1）若细颗粒比例少，粗颗粒比例多，锅炉流化所需一次风量相应增大，细颗粒逃逸出炉内的几率增高，锅炉飞灰含碳量相应上升；2）细颗粒比例多，粗颗粒比例少，在相同的流化风下锅炉床层上移，床温升高，燃烧上移，锅炉排烟温度也相应上升；3）燃料粒径过粗还会影响到锅炉流化和排渣，过粗的粒径使流化变差，锅炉长期运行时易造成结焦。针对FOSTER WHEELER公司的选择性冷渣器，颗粒过粗更易使排渣不畅甚至结焦。

1.2 风量(氧量)的影响

风量调整能有效地改善风、煤灰的混合程度，提供最佳的燃料、供风的混合方式，同时也是锅炉床温调整的主要手段之一。风量调整的主要任务是：1）维持最佳风煤比；2）维持床温在对应负荷范围内；3）维持合理的烟气含氧量； 4）维持锅炉炉膛负压在±50Pa范围内，维持送风量和引风量的平衡。风量调整是循环流化床锅炉燃烧调整的关键因素之一。

1.3 分离器分离效率及返料量控制的影响

大型循环流化床锅炉较多采用旋风分离器。目前分离器的直径在6.5m～9m之间。影响分离效率的主要因素包括切向进口烟气流速、烟气温度和粘度、灰粒径、进口灰浓度以及分离器自身的结构尺寸等等。

实际运行中返料量的控制对炉内灰浓度及灰平衡的建立具有相当重要的作用，也是维持热循环回正常的重要保障。返料风量过小将引起炉内灰浓度偏低，返料不畅，造成燃烧效率下降；返料风量过大将造成返料风沿立管反窜至分离器下部，从而破坏分离器内气固两相流复杂的径向速度分布，破坏符合高效分离效率的流场。

1.4 煤质的影响

煤质的变化是CFB锅炉燃烧调整的首要研究对象。发热量的高低、挥发份的大小、水份、灰份及含硫量的变化都会在不同程度上对锅炉燃烧带来影响。

1）当燃料发热量改变时，床内热平衡的改变将影响床温，同时还影响密相区燃烧份额。燃料发热量越高，理论燃烧温度也越高，对给定的床层受热面积和密相区燃烧份额，床温越高；

2）燃料挥发份越高，锅炉炉膛出口温度越高。固定碳与挥发份之比是影响锅炉燃烧效率的重要因素；

3）灰份越高时，燃烧所需煤量越大，对分离和返料来说，灰份越大，飞灰份额越大，分离效率也就越低。

2 循环流化床锅炉燃烧优化调整的方法

2.1 燃煤粒径分布的调整

CFB锅炉对燃煤粒径要求视煤种而异，根据经验，一般按下式计算入炉煤<1mm的份额。

式中，Vdaf-入炉煤可燃基挥发份，%；D1-入炉煤中<1mm的份额，%。

即低挥发份的煤粒径应小，高挥发份的煤粒径应粗些。因为高挥发份的燃煤在炉内燃烧时更容易爆裂而裂解成细的颗粒，且相对更容易燃烬。

2.2 风量的调整

在一定的范围内，提高锅炉的总风量能提高燃烧效率，但总风量提高到一定的程度，燃烧效率会呈下降的趋势，经验来说，炉膛出口氧量控制在4%～6%，锅炉燃烧效率较高。

2.3 一、二次风比例的调整

一、二次风比例的调整对燃料初燃烧和燃烬非常关键。一、二次风的调整应针对锅炉煤种、床温及入炉煤粒径而进行。一次风在维系床料流化的基础上，挥发份高、发热量高的煤，应适当提高一次风量，降低二次风量。反之，挥发份低、发热量低的煤，应适当降低一次风量，提高二次风量，同时保持较高的床温水平。运行中应提高二次风压保持二次风的刚性。

2.4 运行料层及浓度的调整

运行料层（床压）主要通过排渣来实现。运行中是维持高床压还是低床压应在以下几点考虑：1）循环倍率高，可适当降低床压运行；2）燃煤挥发份低，发热量高，可维持较高的床压；3）燃煤粒径细，可适当降低一次风量，维持略低床压。

2.5 分离器的分离效率与返料量的控制与调整

在运行中，分离器的分离效率一般是固定的难以调整，通过调整一、二次风，调整烟气流速可改变分离效率，这要分析烟气中灰粒径大小，一般烟气灰粒径小于400 μm时，分离器是难以分离的。在锅炉停炉检修时，要检查分离器的状况是否完好，如有损坏，应严格按图纸尺寸要求进行修复。锅炉返料量可通过返料风调整，然而运行中返料风的调整应十分谨慎。

3 结论

CFB锅炉技术属于低温燃烧技术，在锅炉调试及燃烧调整中，床温、风量、燃料粒径和床层高度、返料量是几个最为重要的指标，实际上，CFB锅炉的调试核心是通过调试，能正确建立良好的热循环回路，而燃烧调整的核心是通过调整维持良好的热循环回路。本文通过对于循环流化床锅炉燃烧优化调整问题的研究，能够优化锅炉运行工况，确保锅炉安全、经济运行；降低锅炉飞灰含碳量、排烟温度等指标，提高锅炉效率。

[1]吴剑恒.福建无烟煤在循环流化床锅炉中的优化燃烧[J].锅炉技术，2004，35(6).

[2]吴剑恒，俞金树.燃用福建无烟煤的CFB锅炉优化燃烧[J].锅炉制造，2005(1).