影响循环流化床锅炉燃烧热效率的因素与提高策略分析

陈鹏飞

（太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030000）

循环流化床锅炉可作为一项绿色环保型锅炉投入使用，且在设计过程中的热效率可达85%，但相比于煤粉炉，循环流化床锅炉的灰渣可燃物更高，尤其是煤炭飞灰过程中可能产生较高的碳损失，导致飞灰含碳量增加，无法真正保障锅炉热效率的稳定性，因此，在循环流化床锅炉运行过程中，可从控制排放烟气含氧量、床层压差、床层温度、煤种适应程度等角度着手弱化以上因素对循环流化床锅炉燃烧热效率产生的影响。

1 循环流化床锅炉技术的主要特点

1）燃烧使用效率高。流化床作为一项流体动力学术语，其可以直观清晰地反映出循环流化床锅炉的特点，即强硬颗粒和其他气体混合而成的系统始终处于运动状态的动态过程。通过深入探究循环流化床锅炉技术特点可知，此系统还可以视为鼓和湍流床。对流化床系统进行设计时，可以将其合理配置为分离特定的动力循环，以此形成高效的固体颗粒流，有效促进强化燃烧区中的热风流动速率，促使气体在整个燃烧过程中进行更高深层次地有机混合，从整体上提高系统中的气体燃烧效率和流动速率。

2）负荷调节速率快。循环流化床锅炉的运行流程与运行原理较为简便，依托于材料循环过程、煤以及空气即可快速调节负荷，并且其调节范围也具有良好的广泛性。相比于移动炉，流化床的燃烧热效率更高，其在土壤、废气中形成的未燃烧有机物含量也相对较低。有效控制流化床的整个燃烧过程，将燃烧所需的剩余空气量限制在可控范围内，还能在一定程度上降低烟雾的热损失量。

2 影响循环流化床锅炉燃烧热效率的因素

影响循环流化床锅炉燃烧热效率的因素主要体现在以下几方面：第一，排放烟气含氧量。适当提高烟气中的含氧量，循环流化床锅炉内的氧含量也会随之增多，有助于实现煤的充分燃烧，从整体上提升锅炉的燃烧效率。但排放烟气中的氧含量升高时，其排烟热损失也会逐步增加。因此，在保证锅炉燃烧热效率的基础上还应将排烟热损失控制在合理范围内，通过科学提升烟气中的过剩氧含量，还能有效提高过量空气系数。若锅炉负荷分别为85% 、65%、50%，其烟气中的含氧量应控制在5.2%、5.5%以及5.8%。其次，对某公司的循环流化床锅炉进行试验时，其锅炉风量表测量结果不准确，为规避炉膛层床内出现的结焦风险，该公司选择将首次风机门的开度调高，并适当降低二次风机的开度，以此造成首次风机与二次风机的风量、风的穿透力以及扰动程度过低，致使燃烧室内部中的中、上部燃烧核心区域的氧含量低于下部的氧含量，进而无法保证循环流化床锅炉的燃烧程度。针对此，必须及时调整首次与二次风机的开度，有效提高二次风的风向、扰动程度以及穿透能力，将燃烧核心区域的氧含量升高至合理范围内，最大限度地提升锅炉燃烧效率。第二，床层压差。在循环流化床锅炉运行过程中，其冷渣机通常以连续排渣的方式进行作业，并且床层压差也较为稳定。在床层压差不断增加的前提下，煤灰中的碳含量也会随之升高，若床层压差达到某特定值，但床层压差仍在继续升高，从而对锅炉设备的燃烧热效率造成不同程度的影响。第三，床层温度。提高循环流化床锅炉床层温度时，煤炭燃烧时间也会适当减少，有效缩减了细颗粒分出分离器时的含碳量，以此降低固体中未充分燃烧的热损失。在煤种易燃程度不足的前提下，通过提高床层温度可以适当提升燃烧热效率的稳定性，以此减少燃烧热损失。第四，媒质。在提升循环流化床锅炉燃烧热效率时，不但需要选择适合的煤种，还应充分考虑煤价、水分含量以及运费等因素的影响，从根本上保证锅炉设备运行的稳定性。针对鹤壁煤和山西煤的进行试验时，前者的热值相对较低，但灰分含量与挥发分含量更高，而后者的热值高，灰分含量与挥发分含量却相对较低。其中山西煤与无烟煤性质较为相似，通常难以实现燃尽的目标，但相比于鹤壁煤，山西煤的设计更符合锅炉运行条件。

3 提高循环流化床锅炉燃烧热效率的策略

1）优化燃烧空气总量。基于整体角度管理燃烧空气流通时，应将煤和流化风的一次和二次空气流通进行有效控制。与此同时，科学把控煤的风量还能提高流化床流量的稳定性，为煤炭燃烧提供充足的氧气，以此实现煤的充分燃烧。实际上，飞灰含碳量与燃烧总流量呈负相关的主要原因在于循环硫化床锅炉在燃料更新与使用燃料时的空气系数过高。另一方面，燃烧空气总量还会直接影响烟气速率，在一定程度上减少了颗粒在炉内的停留时间，造成分离器的运行效率偏低，而飞灰含碳量则会随之增高。

2）调整料层压差。循环流化床锅炉的压差将会对其燃烧温度、流态造成不同程度的影响，并且床层厚度增加时，气流也会随之升高，导致锅炉设备的能量损耗呈上升趋势，进一步产生不均匀的流化现象，形成显著的局部高温缩放现象。与此同时，床层厚度不足也会直接影响密度较高区域的燃烧效率，整体提高飞灰含碳量，甚至产生严重的结焦问题。

3）控制一次风量。调整循环流化床锅炉的首次风量时，可将其控制在每小时1.7×105nm³，以此在降低一次空气量的同时增加燃料在高密度区域中的停留时间，有效提高焦炭燃烧效率，减少飞灰含碳量，真正意义上实现锅炉热效率的提升，同时弱化首次空气对循环流化床锅炉设备产生的各种影响。另外，将干气量降至合理范围内，还能在一定程度上降低烟气损失率，整体增强循环硫化床锅炉运行的稳定性。实际上，在减少排出空气时，飞灰含碳量也会随之降低。

4）降低二次风量。在调整循环硫化床锅炉运行情况时，若在正常运行条件下提高二次空气含量，其锅炉内的烟气流通速率也会适当提升，造成正压送风系统的冷壁磨损程度恶化。针对此，将次要气流降低至1.7×105nm³，并持续调整二次风量，可以有效减少粉煤灰中的碳含量。

5）加大锅炉运行的管理力度。在优化锅炉运行系统时，不但需要适当调整与改善锅炉系统的工作条件与工作技术，还要严格按照具体的管理规范条例有效运行锅炉系统，以此提升锅炉的热效率，促使其呈持续输出状态，有效避免可能发生安全故障的风险。对循环流化床锅炉技术进行优化与改造时，还应选择适合的复合锅炉设计煤种，从整体上加强煤与锅炉之间的适配关系，真正为锅炉运行的安全性和稳定性提供基本保障。因此，将锅炉系统技术进行有效改良与创新，可以在一定程度上提高锅炉设备的运行效率和煤种适应性。

4 结语

循环硫化床锅炉不但具有广泛的应用前景，其运行效率也较为高效、能源损耗普遍偏低、污染程度更低。循环流化床锅炉本质上可归属于低温燃烧锅炉，其氮氧化物的排放量可称之为高温燃烧锅炉，并且在燃烧过程中还能处于完全脱硫状态，因此循环流化床锅炉还可以视为一种绿色环保型锅炉。在提高设备的燃烧热效率时，具体可选择优化燃烧空气总量、调整料层压差、控制一次风量、降低二次风量、加大锅炉运行的管理力度。