如何控制循环流化床锅炉床温

王志强

(太原热力公司，山西太原 030001)

0 引言

能源与环境是目前我国的两个重大问题，而能源生产过程是环境污染的主要来源之一，因此煤的高效率低污染燃烧技术对社会的可持续发展具有重要的意义。从20世纪60年代开始，鼓泡流化床锅炉取得长足发展，且应用范围极广，但其存在燃烧损失高、脱硫效率低、受热面的使用效率差等缺点。随之循环流化床燃烧技术在鼓泡床的基础上发展起来，与其他类型锅炉相比可以发现，它们在燃煤制备系统上存在显著的差异，自然其操作运行与其他炉型也不同。运行中除了对锅炉水位、汽压、汽温进行监视和调整外，还必须对锅炉的床温予以控制与调节。

1 循环流化床锅炉床温的控制

1.1 循环流化床锅炉运行床温的最佳范围和影响因素

1)绝大多数流化床锅炉的运行床温一般控制在850℃～950℃左右。2)为使循环流化床锅炉长期稳定的运行，最重要的是避免炉内结焦，即应当避免床温达到灰软化温度。而结焦主要出现在流化不好的区域，阻止燃烧热量的扩散，使结焦更严重。不同成分的灰的软化温度不同，从650℃ ～1 000℃以上。a.当有氯化纳等成分存在时，结焦温度会降低。在循环流化床锅炉内，由于气固混合强烈，有助于破坏刚形成的小焦块。b.可将石灰石喷入炉内从而改变床料的组成，防止结焦。c.除了灰熔点温度影响外，较高的炉内及炉外固体颗粒循环是维持循环流化床炉内温度分布均匀性、防止结焦的另一主要因素。

1.2 运行床温的确定一般考虑的因素

1)若床温低于750℃，燃烧及脱硫速度明显降低，CO及碳氢化合物排放明显增大;2)最佳的炉内脱硫温度是850℃左右;3)NO排放随温度升高而增大。

2 流化床温高或床温低引起的原因和控制方法

2.1 引起床温升高的原因

1)煤质好，热值升高，烟气氧量降低(一般控制过热器后正常运行时烟气含氧量3%～5%)，表明煤量过多，应减少给煤量以降低床温;2)粒度较大的煤，集中给入炉内，造成密相区燃烧份额增加，引起床温升高。从含氧量看不出变化。用增加一次风量，减少二次风量的方法，控制床温;3)由于没有及时放渣，料层加厚，造成一次风量减少引起床温升高，应及时放渣保持料层厚度在一定范围内。

2.2 引起床温降低的原因

1)煤质差、热值降低，烟气氧量增加。应增加给煤量以提升床温;2)燃料粒度小，煤仓一部分较小的煤集中给入炉内，细煤粒在密相区停留时间较短造成密相区燃烧份额减少，而床温降低。正确的调整应减少一次风量，增加二次风量，不应增加煤量，以免引起炉膛上部空间燃烧份额增多，造成返料器超温结焦;3)氧量指标不变，床温缓慢降低，而且整个燃烧系统都在降低，锅炉负荷不变。这是由于循环物料增多，增加了受热面积的换热系数，造成炉温降低。应放掉一些循环灰，使炉温回升。

3 循环流化床锅炉关键运行的控制

3.1 料层厚度对循环流化床锅炉床温的影响

1)料层厚度的概念:料层厚度是指密相区内静止料层厚度。对同一煤种，一定的料层差压对应着一定的料层厚度。

2)料层厚度对床温的影响:循环流化床没有鼓泡床那样明显的流化层界面，但仍有密相区和稀相区之分。a.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。b.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。

所以为了经济运行，料层差压控制在7 000 Pa～8 000 Pa之间。运行中料层差压超过此值时可以通过放炉渣来调整，放渣的原则是:少放、勤放，最好能连续少量放。一次放渣量太多会影响锅炉的稳定运行、出力和效率。

3.2 循环流化床锅炉的炉膛结构

1)炉膛的横截面积决定了运行风速的大小和锅炉低负荷运行的下限。一般循环流化床锅炉都要求在30%负荷时能不投油稳定燃烧，因此在30%负荷时，炉内实际运行风速应确保炉膛底部区域处于良好鼓泡流化状态。a.炉膛横截面积过大，在低负荷时，为维护炉内流化状态的最小流化风量仍较大，使床温不易稳定在800℃。b.炉膛横截面积过小，在正常运行时，由于风速过高，床层阻力较大，风机电耗会增大。

2)炉膛长、宽比的具体尺寸还影响尾部受热面的布置。其他诸如分离器的布置位置等也与炉膛宽深比的数值有关。实际应用中，炉膛宽深比为1～3都是合适的。

3)循环流化床锅炉炉膛高度是循环流化床锅炉的一个重要参数。炉膛越高，锅炉的造价就越高，所以在满足锅炉和炉膛要求的情况下，应尽可能地降低炉膛高度。

3.3 二次风的投入和调整二次风的原则

循环流化床锅炉本体上的送风装置主要是由布风装置和二次风口组成。各种风的设计和运行参数对循环流化床锅炉运行有很重要的意义。

1)由于循环流化床锅炉负荷调节范围大，因此入炉风量变化也较大。循环流化床锅炉的入炉风量设计为两部分:一部分经布风板进入炉内，称为一次风或流化风;另一部分(约占总风量的40%以上)从布风板上方炉墙上水平进入炉内，称为二次风。锅炉负荷升高时，一次风基本不变，只增加二次风;负荷降低时，则先减少二次风，再减少上一次风。

2)一次风控制炉温，二次风控制总风量。在一次风满足炉温需要的前提下，当总风量不足时(过热器后氧气含量低于3%～5%时)可逐渐开启二次风，随着锅炉负荷的增加，二次风量逐渐增大。

3)最低运行风量是保证和限制流化床低负荷运行的下限风量，风量过低不能保证正常流化，造成炉床结焦。在冷炉点火时，应使一次风量较快的超过最低风量，以免引起低温结焦。低负荷运行时，不能低于最低运行风量，一般情况下，最低运行风量可在冷态实验时确定，一般以风门的开度来标定。

3.4 返料器的控制及锅炉出力的调整

1)返料器的控制。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床温，防止超温结焦，一般返料器处的床温最高不宜大于950℃，当返料器床温过高时，应减少给煤量和负荷，查明原因后消除。

2)锅炉出力的调整。a.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，直到所需的出力。增负荷率一般控制在2%/分～5%/分之间。b.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，直到所需出力为止;降负荷时，由于给煤量、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%/分，但一般控制在 5%/分 ～10%/分。

4 循环流化床锅炉的停炉和再启动

4.1 循环流化锅炉压火操作

锅炉需要暂时停炉运行时，可以进行压火操作。具体操作步骤如下:

1)加大给煤量，使炉温升高到930℃～950℃后停止给煤，待炉温下降至850℃时，迅速关闭一次风门，立即停一次、二次风机和引风机，迅速关闭各风机调节风门及其他风门，同时关闭返料风门，放掉循环灰。

2)需要长时间压火时，风机停运后，应迅速打开炉门均匀地加一层约10mm～30mm厚的烟煤，并关炉门、看火孔以防冷风窜入炉膛，使料层热量散失。压火时间可达24 h。压火时间长短取决于静止料层温度降低的速度。料层较厚，压火前炉温较高压火时间就长。只要料层温度不低于600℃，就比较容易启动，如需要延长压火时间，炉温不低于600℃之前将炉子启动一次，使料层温度升起来，然后再压火即可。

4.2 锅炉压火状态的再启动

1)启动前打开炉门，观察煤层的燃烧和床料底火情况。2)当煤量过多时，可扒出一部分，再加少量烟煤搅拌均匀。当上层已烧乏，炉温又较低时，可少量加烟煤，并搅拌均匀。稍停3 min～5 min后，可启动引风机、一次风机、调整风量至点火风量。3)当床温达到800℃时，启动给煤机，逐渐加大给煤量，通过调整煤量和一次风量控制床温，随后将返料器投入。在20%～30%负荷时运行一段，然后根据需要升负荷。

4.3 正常停炉

1)正常停炉是指有秩序地降低锅炉负荷，使汽轮机与锅炉解列不引起温度和压力发生大的波动，同时尽量使锅炉处于热备用状态，机组降负荷可以全自动完成。

2)正常停炉步骤及注意事项。a.减负荷和停炉前先进行吹灰。在停炉过程中注意汽包上、下壁温差不得超过50℃。同时降负荷的速率应满足设计要求，必要时可通过调整减温器的喷水量调节过热器出口温度，当不再需要减温时，关闭减温管道上的截止阀。b.检查并维持汽包的正常水位。c.将机组降到最小稳定负荷，维持最小机组负荷一定的时间，以使旋风筒耐火材料逐渐冷却。d.将锅炉主控转为手动控制。e.关闭所有燃料仓斗出口的截止阀，并使给煤机的燃料全部排空。同时，使燃料储仓中的燃料降低到最低的安全储位。f.石灰石给料系统停运。g.监视锅炉氧量水平和床温，当氧量开始增大，床温开始降低时，关闭至炉底的风门挡板，停止向炉底大风箱送风。h.锅炉熄火后，送、引风机和播风机仍需继续运行至少5 min后关闭，以便吹扫炉内可燃物。锅炉停炉后，如果需维持锅炉压力，在吹扫结束后关闭各风机。

5 结语

床温反映了炉内吸热与放热之间的平衡关系，循环流化床锅炉床温调节主要是通过改变燃煤量，风量和循环灰量进行的。总之，改变给煤量和总风量可以调节炉内温度;单独改变循环灰量却可以调节炉内温度的分布。在循环流化床锅炉运行中，投煤量，过量空气系数，一、二次风配比等都会影响床温及其分布。这些因素往往是相互关联的。当外界因素发生变化时，锅炉为了适应这种变化，给煤量，入炉总风量以及一、二次风比就要相应变化，炉内温度及其分布也会相应变化。

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