尉永波

（山東華聚能源股份公司，山東 濟寧273500）

1 循環(huán)流化床鍋爐基本原理

循環(huán)流化床（CFB）作為一種新型、成熟的高效低污染的清潔燃燒技術，在火電鍋爐上得到了廣泛的應用，其燃燒方式特殊，具有許多其他燃燒方式不具備的優(yōu)點，如可以實現(xiàn)低溫燃燒和降低NOx排放，并可實現(xiàn)在燃燒過程中直接脫硫，大大減少了世界主要大氣污染源——燃煤電站的二氧化硫（SO2）和氮氧化合物（NOx）的排放，從根本上解決了酸雨問題。同時，循環(huán)流化床鍋爐還具有燃料適應性廣、燃燒效率高、負荷調節(jié)范圍大、負荷調節(jié)性能好、灰渣活性好且便于綜合利用、可以實現(xiàn)壓火熱備用、投資及運行成本相對較低等優(yōu)點。因此，循環(huán)流化床燃燒技術在世界上得到迅猛發(fā)展，取得了重大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

循環(huán)流化床鍋爐一般可分成2個部分：（1）固體物料循環(huán)回路，包括爐膛、分離器、回料器等；（2）對流煙道，布置有過熱器、省煤器、空氣預熱器等，接近于普通的煤粉爐。鍋爐燃燒所需要的一次風和二次風是從爐膛的底部和側墻送入。原煤塊被破碎之后，在刮板式給煤機的作用下被送到煤斗之中，在煤斗的下方安置著螺旋式給煤機，通過播煤風可以將煤吹入爐內。在爐膛出口的水平煙道內放置著多級煙灰分離器，使分離出的高溫灰直接掉入灰斗中。

煤進入爐膛之后，首先在主床上燃燒。預熱器的高壓風從爐床的床下風室向上進入爐膛之內，使得煤顆粒發(fā)生沸騰和燃燒。在煙氣的速度足夠高的情況下，許多顆粒能夠從床層離開，并且被煙氣攜帶到爐膛的上部進行燃燒，最終被帶出爐膛。通常情況下，在爐膛的出口位置安裝著多級煙灰分離器，它能夠分離顆粒和煙氣，并且可以進入煙道。一般要保證顆粒能夠上升、分離并且最終飛出爐膛，煙氣一定要達到某一最小速度。經(jīng)過分離的煙氣會進入煙道，并在省煤器、空氣預熱器的作用下逐漸冷卻；與此同時，分離出來的顆粒會重新進入爐膛并且繼續(xù)燃燒，然后再次上升、分離，從而產生一個循環(huán)往復的過程。通過這種過程的不斷進行，各煤種都能夠在850～950℃的溫度下進行完全的燃燒。同時，由于爐膛內的燃燒溫度不是很高，便于對氮氧化物的含量進行控制。此外，適當?shù)臏囟纫材軌虼偈固妓徕}顆粒與部分硫化物進行化學反應，最終獲得良好的脫硫效果。

2 循環(huán)流化床鍋爐控制方案

2.1 床溫控制

通常情況下，控制床溫應該從煤種、煤量、一次及二次風量、返料量、灰渣排放量等幾個方面進行考慮。由此看來，控制床溫必須綜合考慮不同的因素，這一過程是較為復雜的。若床溫存在較大的偏差，且在控制過程中未取得明顯的效果，那么，就必須有效地調整鍋爐負荷，并在床溫得到有效控制后才可以再次恢復鍋爐的負荷。

為了在爐膛內能夠更好地抑制氮氧化物的產生，同時獲取最好的脫硫效果，就一定要合理地控制床溫，保證床溫始終處在特定的低溫范圍內，通常這一范圍是按照煤種和主機廠的推薦值來進行設置的。相關數(shù)據(jù)表明，為了實現(xiàn)更好地脫硫，應該將溫度維持在850～950℃的范圍之內。另外，由于使用了分級送風、低溫燃燒的策略，因而能夠避免氮氧化物的產生。然而，相關的試驗結果表明，在低溫燃燒的情況下，N2O這種物質非常容易生成，其產量會隨溫度的升高而逐漸減小。由此看來，必須合理地控制床溫，保證床溫在適當?shù)姆秶畠?，不能過高或者過低。

2.2 風量控制

CFB鍋爐的風量控制主要涵蓋了總風量和一、二次風量比例的控制2個方面。在鍋爐運轉過程中，總風量能夠根據(jù)燃料信號獲得，同時可以根據(jù)過量空氣系數(shù)來進行修正。另外，要改變總風量，就應該改變風煤比，這與常規(guī)煤粉爐類似。但其在一、二次風量的配比上與常規(guī)煤粉爐存在著差別。一、二次風量的配比是負荷和煤種發(fā)熱量的函數(shù)。不過，CFB鍋爐一、二次風量的配比控制通常以對二次風機的控制為主，主要包括2種控制風量的方式：（1）二次風機的投運時間較早；（2）二次風機必須在負荷達到較高的狀態(tài)下才可以使用。

2.3 給料量控制

CFB鍋爐的給料量控制主要包括給煤量控制和碳酸鈣給量控制2個方面。

通常情況下，給煤量控制主要是通過對給煤機出力進行調節(jié)來達到的。煤量的給定值是由熱負荷輸出作為煤量需求指令并與總風量低選后確定的；給煤量主要是受負荷指令和風—燃料比聯(lián)鎖控制。

碳酸鈣給量控制是根據(jù)環(huán)保部門對二氧化硫排放的測量是否達到要求來進行調節(jié)的，其必須經(jīng)過主調節(jié)和副調節(jié)共同構成串級控制回路。碳酸鈣量給定值由碳酸鈣給量與當前煤量的合適比例確定，在此基礎上，通過煙氣中的二氧化硫含量來進行修正，從而調節(jié)進入爐膛的碳酸鈣粉量，科學有效地控制鈣硫比，確保二氧化硫排放量能夠在規(guī)定的范圍之內，最終獲取良好的脫硫效率。

3 提高循環(huán)流化床鍋爐運行經(jīng)濟性的措施

3.1 低床壓燃燒措施

床壓是反映爐內床料量多少的參數(shù)，也是爐床料量多少的唯一判據(jù)，其數(shù)值會因負荷、風量、床料粒度、煤質、煤種等各種變量的改變而發(fā)生改變，因此，床壓是循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術中非常關鍵的一個參數(shù)。在鍋爐正常工作過程中，床壓的測量值會隨著鍋爐負荷、爐內灰的粒徑、煤的質量、煤的破碎粒度以及風量的改變而發(fā)生改變，因此爐內的床壓控制值也會不斷發(fā)生變化，必須在進行多次試驗之后才能確定適當?shù)拇矇骸?/p>

由于爐內的床壓控制值會不斷發(fā)生變化，因此，在鍋爐正常工作過程中必須綜合控制床料，并根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性以及鍋爐的工作情況來合理地確定運行值。經(jīng)過多次逐漸降低床壓運行控制值，以及對每次改變床壓值后鍋爐運行情況的總結分析，我公司最終得出了較為合理的運行控制值，該控制值比原控制值有了較大幅度的降低，使得高負荷時可以控制偏低值，低負荷時可以控制偏高值，從而在該范圍內有效控制床壓過低或過高的不利影響。

3.2 低氧量燃燒措施

由于循環(huán)流化床鍋爐爐膛的密封性較強且漏風系數(shù)較小，氧量隨煙氣流向逐漸降低，這與傳統(tǒng)煤粉爐的氧量隨煙氣流向因漏風的增加而變大正好相反，因此降低氧量運行是可行的和有利的，在經(jīng)過多次運行分析對比后，已確保其適用性。在采用低氧量燃燒技術后，風量的減少能夠降低風機的能耗；床溫的提高也會大幅度提升鍋爐的燃燒效率，并且能夠降低飛灰的含碳量；風速的降低能夠減輕磨損。由此看來，采用低氧量燃燒技術能夠最大限度地提升鍋爐燃燒的經(jīng)濟性。

4 結語

本文針對循環(huán)流化床鍋爐爐內燃燒這一非常復雜的過程，通過對燃燒的理論研究以及大量運行經(jīng)驗的總結，從運行和調整2個方面積極探索解決方法，較準確地掌握了爐內燃燒工況，從而較精確地對燃燒進行了調整，既提高了鍋爐運行水平，又保證了循環(huán)流化床鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

［1］岑可法，倪明江，駱仲泱，等.循環(huán)流化床鍋爐理論設計與運行［M］.北京：中國電力出版社，2004

［2］路春美，程世慶，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設備與運行［M］.北京：中國電力出版社，2003