生物质循环流化床锅炉燃烧调整

刘志丹(中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司，广东 广州 510663)

0 引言

本机组为循环流化床、自然循环锅炉， 半露天布置。本锅炉构架为全焊接钢结构。可通过钢筋与基础相连，柱与柱之间有横梁等构件支撑，以承受锅炉本体及由于地震引起的荷载。锅筒、水冷系统、包墙、过热器、高温省煤器、出口烟道通过吊杆悬挂于顶板上，而其它部件如空气预热器、低温省煤器、回料器、集汽集箱均采用支撑结构支撑在横梁上。锅炉需运行巡检的地方均设有平台扶梯。锅炉由两个尾部竖井烟道以及一个独立的空气通道，两个蜗壳式绝热旋风分离器，一个膜式水冷壁炉膛组成。其中尾部第一竖井烟道下部由护板烟道组成，上部由包墙包覆，第二竖井由护板烟道组成；空气通道由护板组成。在炉内燃烧过程中形成的高温烟气与夹带着物料经过炉膛向上流动，通过水冷壁，高温过热器以及中温过热器，然后进入蜗壳式绝热旋风分离器，较粗的物料在旋风分离器内作用下被分离下来后进入的回料器，最后返回位于炉膛内布风板之上，实现循环燃烧。其烟气由旋风分离器顶部的出口烟道通过，然后依次进入尾部第一竖井烟道与第二竖井烟道，在竖井烟道内，烟气对尾部各受热面放热，最后离开锅炉本体。

在炉内物料的循环主要由送风机(包括一、二次风机)和引风机实现与维持的。一次风机主要提供三路空气；第一路，风机出来的冷风作为播料机输送机的密封用风；第二路，通过空气预热器加热后的热风进入炉膛底部风室及锅炉点火启动燃烧器用风旁路；第三路，通过空气预热器后的热风送至炉前播料机出口播料用；二次风机的空气经空气预热器后，直接经二次风箱进入炉膛。烟气最后由引风机抽出锅炉，经烟囱排入大气。

1 锅炉燃烧调整

1.1 燃烧的过程

首先在流化床内装上合适高度的底料，在冷态启动初期，启动床下各点火燃烧器将燃烧空气预热，热空气化床，加热床料，当具备一定温度后根据锅炉负荷逐步投入物料，使其着火。在流化床内，空气与燃料是混合进行燃烧，经过化学反应后形成的固体粒子跟随气流上升，经炉内相关受热面后，进入旋风分离器，燃后在旋风分离器的作用下，较粗颗粒被分离下来反至到回料器，最后返回炉膛进行循环燃烧。其烟气在引风机作用下，通过锅炉水平烟道，竖井烟道，省煤器，烟冷器，布袋除尘器等，最终经烟囱排出。

1.2 燃烧调整过程及原则

在锅炉正常运行中，应根据锅炉负荷调整一、二次风量与燃料配比，同时要求流化风量不应低于流化试验的数值，在保证安全的前提下，使其达到最佳经济值，以保证锅炉热损失最小值。根据锅炉负荷调整风与燃料配比，控制烟气含氧量在2.5%～4.5%，合理调整引风机出力，控制炉膛负压为正常值-50～-100Pa 左右。在加负荷时原则上先通过二次风机增大燃烧风量，而后及时增加相应的燃料量，减负荷时先通过给料机机减少燃料量，再减少风量。锅炉在正常运行中的燃烧调整应避免大幅度波动，采取稳定缓慢的进行，即做到“少量多次”的调整及多观察方式，尽量避免炉内的床温有大波动情况。通过监视锅炉的床温、各段烟温、料温和阻力变化情况，从而判断炉内各阶段的流化工况以及燃烧变化情况等，入出现大波动或异常应及时处理。在燃烧整个过程中通过控制一、二次风量：一次风足够保证炉内床料流化正常，二次风保证需要充分燃烧的总风量，通过调整两者比率兼顾调节床温及氧量。运行中合理调节锅炉排渣，控制“床压”7～8kPa。严格执行吹灰器运行规定，在排烟温度高或烟气阻力变大时加强吹灰。运行中应及时掌握物料种、入炉物料粒径和排渣粒径变化情况，并进行相应调整。运行中合理投入布袋除尘系统，控制床温在645～745℃左右，维持CO、NOx、SO2排放量在允许范围内。运行中定期通过火焰观察孔检查炉内流化和燃烧情况，发现流化不良、结焦或燃烧不正常现象及时处理。

2 床温、床压调节

正常运行范围在645～745℃，最高不得超过900℃。当平均床温高至830℃或低至550℃时应及时调整。在运行中当平均床温低至460℃，应及时投油稳燃，在无油枪助燃情况下，不允许平均床温低于这一水平。正常运行中控制床压7～8kPa，防止床温过高，布风板过热。改变密相区不同的燃烧配比或份额能使床温达控制范围或目的，可通过改变石灰石供给量、飞灰再循环量、炉膛排渣量、一、二次风量的配比及给料颗粒特性来实现。增大石灰石供给量、飞灰再循环量和减少炉膛排渣量，增加一次风比例，减小燃煤粒径可使床温下降。正常运行中应注意观察“氧量”与“床温”变化之间的规律，及时发现不稳定燃烧现象，在燃烧不稳时可适当增大下二次风量、减少上二次风量，增大炉内扰动，以改善炉内燃烧。如果床温接近800℃且持续上升，经过调整无法恢复到正常值时，可降低负荷，减少给料量来降低床温。运行中应控制床温均匀，否则应及时调整各给料口给料量，以防局部超温以及烟温、汽温偏差过大，影响机组正常运行。监视炉膛内部温度以及炉膛出口烟温，对监控床温有预警作用。

锅炉正常运行时，床压应控制在7～8kPa，床压的调节可通过改变一、二次风率，排渣量来调节。正常运行过程中优先实行炉膛连续、少量排渣，避免瞬间大量排渣现象，并将床压尽量控制在正常运行范围的下限，以保证当某台冷渣器出现故障时的锅炉正常运行。锅炉排渣时，冷渣器尽量采用“交叉”运行(#1、#3/#2、#4)。改变石灰石量和再循环飞灰量可调节床压，床压过高时，加强排渣并适当减少给料量。床压高时，可增加一次风率，使排渣更流畅及容易，让床压尽快降至正常运行值。

3 返料风机的运行及调整

返料器里面的存灰量也是影响炉膛正常燃烧的一个重要因素，所以在运行中应经常监视其工作是否处于正常，针对其作用性提出以下几点：

(1)返料风压要求：运行中始终保持返料风压不低于30kPa，当返料风机出口母管压力低于26kPa 超过3 秒时，备用返料风机自动启动，风压的调整可以用旁路门来控制。

(2)返料器用风原则：返料器的风量保持#1、#2 门流化风较大，各风帽及充气孔均应保持畅通。并维持返料风量在150～200m3/h。松动风第四层不用；第三层少用；第二层微开；第一层50%左右。

(3)返料的调整：影响返料因素：一次风量、炉膛负压、返料风压、返料运行工况、燃料粒度等；返料风量大，则返料量大，会造成床温低；所以，当返料正常时靠出口侧返料风门应小于进口侧流化风门。返料系统的返料量必须是均匀连续的进行；一次流化风量增大、炉膛负压增大，则返料量大；燃料粒度增大则返料量小；返料器“U”型管起密封作用，要保持有最佳料位。

4 锅炉运行中，采取下列措施防止锅炉结焦

锅炉正常运行中，任何情况都应保持一次风流化风总量＞最低临界流化风量。正常运行中维持床压7～8kPa，床温645～745℃之间运行。严格按照规定控制入炉物料粒度。点火启动过程中投料时应缓慢，特别注意防止床温急剧上升，严格控制进料量≯20%。在燃烧调节过程中，应避免床温大起大落。同时需经常监视与检查炉内给料情况，密切观察火焰及回料装置工作是否有异常。排渣根据床压情况少放、勤放，正常运行时采用控制排渣量、连续排渣方式，如底渣自流时应及时停止冷渣机，关闭进渣管手动阀，然后进行相应处理。

5 结语

当今社会生物质燃料是一种新型的颗粒燃料以其特有的优势赢得了广泛的认可；与传统的燃料相比，不仅具有经济优势也具有环保效益，完全符合了可持续发展的要求。生物质颗粒燃料是以木屑、竹屑、树枝等为原料，经过专业机械、特殊工艺，无任何化学添加剂，高压低温压缩成型的颗粒状燃料，其特点发热量高，清洁无污染，是替代化石能源的高科技环保产品。除此之外，生物质燃料属于可再生能源，同时在燃烧时有害气体成分含量极低，具有环保效益。