循环流化床锅炉燃烧控制分析

温彬

摘要：装备大量循环流化床锅炉机组，对于优化我国电力结构、改善电力供应品质、提高我国整体资源利用效率以及降低污染物排放，发挥着不可替代的作用。锅炉燃烧优化是通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整以及对其控制方式的改变等，保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、完全、稳定和连续地燃烧，并在满足机组负荷变动需要的前提下，获得最佳燃烧工况的工作，以此来保证循环流化床锅炉燃烧的完全性，提高锅炉燃烧的节能效果。基于此，本文就循环流化床锅炉燃烧控制展开了分析。

关键词：循环流化床；锅炉；燃烧控制

1 循环流化床锅炉燃烧及其传热特性

根据结构分类，流化床锅炉可分为三个系统：锅炉本体、分离系统、烟道系统。锅炉本体包括汽包、水冷壁、高温受热面、风室以及给煤系统等；分离系统包括顶部旋风分离器，以及回料系统；烟道系统包括低温受热面、省煤器、空预器等。在循环流化床锅炉工艺流程中，燃烧及脱硫发生在由大量灰粒子所组成的温度相对较低、接近870℃的床层内，该温度的选取同时兼顾提高燃烧效率及脱硫效率。这些细粒子由通过布风板的一次风所产生的向上烟气流将其悬浮在炉膛中，二次风分2层送入炉膛，由此实现分级燃烧。旋风分离器将绝大部分固体粒子从气—固两相流中分离出来后，通过回料器被重新送回炉膛参加燃烧。这样就形成了循环流化床锅炉的主回路。循环流化床主回路的特征为：强烈的扰动及混合、高固体粒子浓度的内循环及外循环、高固体/气体滑移速度及较长的停留时间。以上特点为传热以及化学反应提供了良好的外部条件。

2 循环流化床锅炉的燃烧控制

2.1 床温（料层温度）的控制

料层温度又被称为床温，指的是燃烧密相区内流化物料的温度，这个参数直接关系到锅炉能否安全稳定运行。测定床温的时候一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，将其布置在燃烧室密相层中，距离布风板200～500mm，插入炉墙深度维持在15mm～25mm之间，且数量必须大于等于2只。锅炉运行过程中不能忽视料层温度的监视，通常情况下需要将温度控制在850～950摄氏度，这是因为温度过低锅炉会出现灭火以及燃烧不稳等情况，并且这个温度区间也是最佳脱硫脱销温度，温度过高则容易出现高温结焦，造成锅炉出现停止运行的事故。所以物料层的温度不能低于800摄氏度，最高则不能超过970摄氏度。

2.2 料层厚度的控制

循环流化床有密相区和稀相区之分。料层厚度是指密相区内静止物料厚度，对同一煤种，一定的料层差压对应着一定的料层厚度。通常将风室与燃烧室上界面之间的差压值作为料层差压的监测数值，料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量。料层薄，对锅炉稳定运行不利，因炉料的保有量少，入出的炉渣可燃物含量也高。料层太厚，增加了料层阻力，虽然锅炉运行稳定，炉渣可燃物含量低，但增加了风机的电耗，同时有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压控制在7000～8000Pa之间。料层差压通过炉底排渣来调整，在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排渣开始和终止的基准点。

2.3 运行中最低运行风量的控制

根据循环流化床锅炉的特点，从一次风机出来的空气分成3路送入炉膛：第1路，经一次风空气预热器加热后的热风从两侧墙进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第2路，热风用于炉前分布式多点给煤；第3路，未经预热器加热的冷一次风作为播煤风送入给煤机。二次风从风机出来后，经过环形风箱从炉膛前后墙分上中下层进入炉膛。一次风调整流化、炉膛温度和料层差压；二次风控制总风量。在一次风满足流化、炉温和料层差压的前提下，总风量不足时，可逐渐开启二次风门，随负荷的增加，二次风量逐渐增加，维持正常的炉膛负压及含氧量。一般含氧量控制在3%左右，含氧量过高会造成磨损增大，相应的排烟损失也会增大；含氧量过小，则会造成锅炉燃烧不完全，燃烧效率降低。另外，在运行中，炉膛差压应控制在-50Pa左右，该压力可通过调整引风机的出力来实现。

2.4 炉膛（悬浮段）物料浓度的控制

炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以越高。因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的排灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500～2000Pa之间。此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需要特别注意。

2.5 返料温度的控制

通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度就是常说的锅炉返料温度，控制返料温度可以起到调节料层温度的作用。返料器是循环流化床锅炉的一个主要部件。它工作的好坏直接影响着锅炉的安全、稳定、经济运行，首先要保证返料器有稳定流化气源，启动时调整好返料器的流化风量。在运行中，要加强监视和控制返料器温度，防止超温结焦，一般返料器处的温度最高不宜大于950摄氏度，当返料器温度过高时，应及时查明原因并消除。温度过高的时候容易造成返料器结焦，特别是将无烟煤作为燃料的时候，无烟煤相比于普通煤更为难燃，而且存在燃料后燃的情况，如果不控制好温度，很容易出现结焦的情况。当温度太高时，加大返料风量并调整风煤配比、一二次风配比及煤质，同时需要检查返料器有没有堵塞的情况，如果有的话，需要及时进行清除，以达到保证返料器通畅的目的。

2.6 锅炉出力的调整

当增加负荷时，应当先少量增加一次风量和二次风量，再少量加煤，如此反复调节，直到获得所需的出力。增负荷率一般控制在2%～5%/min。当减负荷时，应先减少给煤量，再适当减少一次风量和二次风量，并慢慢放掉一部分循环灰，以降低炉膛差压，如此反复操作，直到获得所需出力为止。降负荷时，给煤量和一、二次风量可以很快减少，循环灰可以很快放掉，在紧急情况下，减负荷率可达到20%/min，但一般控制在5%～10%/min。

3 结束语

综上所述，在实际运行操作中，应根据不同的煤种、煤的含硫量以及煤粒的大小，对锅炉的运行参数进行及时地调整，做到勤调、微调、细调，使锅炉始终达到高效率燃烧的运行状态，充分发挥循环流化成锅炉的节能环保优势。燃烧调整的根本任务是：使燃料所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，保证锅炉安全经济运行。燃烧控制的基本任务可归纳为：维持蒸汽压力稳定；保证燃烧过程的经济性；维持炉膛压力稳定。这三项控制任务缺一不可。

参考文献：

[1]循環流化床锅炉燃烧控制与调整[J].胡开兵.化工技术与开发.2012（12）.

[2]循环流化床锅炉燃烧控制与调整[J].肖远亮.科技视界.2014（14）.

（作者单位：平朔煤矸石发电有限责任公司）