浅谈改进循环流化床锅炉运行效率的方法

于季鹏

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司，陕西 黄陵 727307）

浅谈改进循环流化床锅炉运行效率的方法

于季鹏

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司，陕西 黄陵 727307）

能源产业是国民经济发展的基础，随着国内对能源的需求日益增加，我国加大了对大型电站的投入。循环流化床锅炉是一种将固体燃料转变为类似流体状态下燃烧，再使用燃烧产生的热能产生蒸汽的设备，具有脱硫效率优、燃烧效率高、适应性广等优点，逐渐替代原有锅炉设备在各型电站中获得了广泛的应用。但从循环流化床锅炉在电站的投运效果来看，其运行效率仍有较大的提升空间，本文将对如何提高循环流化床锅炉的运行效率进行研究。

循环流化床；燃烧；运行效率

锅炉是火电厂的关键设备，它是利用燃料燃烧所释放的热量产生具有一定压力和温度的蒸汽设备，锅炉设备一般由锅炉本体设备和锅炉辅助设备组成。循环流化床锅炉是一种新型节能环保综合型的锅炉，目前在新建的火电厂中已经取得了广泛的应用。使用循环流化床锅炉代替电厂原有的锅炉设备并不需要对电厂的其他设备进行大规模改造，该锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、维修简单、负荷调节范围广、经济效益好等特点。

循环流化床锅炉本体设备主要由燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件等组成，其辅助设备则由通风设备、给水设备、燃料运输设备、除尘设备、除灰设备、锅炉辅件等组成。燃烧设备是循环流化床锅炉本体设备的核心，由燃烧室、点火装置、布风板、风帽以及物料循环系统等组成[1]。循环流化床锅炉燃烧室由耐火砖砌成，防止炉内水冷壁受热面的磨损，底部设有布风板将炉膛封住，防止炉内床料从下部漏掉并使一次风得到均匀的分配，炉床下部布置了点火装置，点火装置中设有烟气发生器，流化床锅炉燃料油在烟气发生器中点燃，在一次风所送入氧气助燃的作用下迅速转化为850℃左右的高温烟气，高温烟气经过布风板后，使物料快速流化并在燃烧室内燃烧，燃烧后所生产的物料和烟气经过分离器分离后，经物料循环系统返回燃烧室内继续燃烧，从而使燃料充分燃烧，释放出大量的热量。循环流化床锅炉的蒸汽设备主要由汽包、水冷壁管、下降管、联箱组成，其作用是使进入锅炉内的给水在特定的受热面中不断吸收燃料燃烧所释放的热量，使水吸收热量转化为饱和蒸汽。

1 影响循环流化床锅炉运行效率的因素

目前，我国使用的循环流化床锅炉的结构类型多达数千种。随着全球能源紧缺问题日益突出，循环流化床锅炉的运行效率引起电力企业的重视，降低燃料损耗、提高热转换效率是提高循环流化床锅炉运行效率的根本途径。影响循环流化床锅炉运行效率的因素主要有以下几个方面。

1.1 流化速度

物料流化速度越快，循环物料量也相应增加，燃料燃烧越充分，锅炉的运行效率也越高，但也使物料对设备的磨损作用加大；流化速度过低，则会出现循环物料量不足的情况，影响锅炉运行效率。目前，国内循环流化床锅炉的流化速度一般取值为6 m/s[2]。

1.2 床料粒径及质量

床料粒径越大，则物料越容易流化，但是，为了使床料在入炉后能被吹到悬浮段空间内燃烧，并同时促进增加循环物料量，床料粒径也不宜过大。目前，循环流化床锅炉制造厂商一般给出的优选的床料粒径范围为0～25 mm。影响床料粒度的主要因素是燃煤的热爆性质、挥发分含量，一般来说，热爆性强且粒度较大的燃煤在炉内受热爆裂后可使循环物料量成倍增加，而煤中所含的挥发分越多，则煤中焦炭含量就越低，使煤就越容易被点燃。但是，煤的燃烧时间增加，可以使煤充分燃烧，提高锅炉的运行效率。

1.3 二次风配比

目前，人们一般将燃烧所需的空气分为一、二次风从不同位置分别送入流化床燃烧室内，实现分段燃烧是减少循环流化床锅炉氮氧化合物排放量的根本途径。在同等条件下，一次风所占风量较大时，则密相床燃烧份额增加，使用流化床温度升高，若不及时增加燃烧煤会使锅炉运行负荷下降，运行效率降低；一次风比较小时，如果燃料不能被吹起、进入悬浮段燃烧的大颗粒燃料较多，则会使这些大颗粒得不到充分燃烧，也使锅炉运行效率降低。因此，一次风比一般选择为50%～60%较为适宜。二次风一方面可以为燃烧补充空气，另一方面可以加强气固两相的混合，二次风一般从密相床的上面喷入炉膛，二次风风口的设置位置越高，则将较多的碳粒和物料吹入空间，增大了上部的燃料份额和物料浓度，会使锅炉运行效率降低，因此，将二次风分别从不同的高度送入，则可使用炉内烟气流速相对均匀。

1.4 分离器

目前，分离器主要分为旋风分离器和惯性分离器两种类型，通常旋风分离器效率较高，体积大，应用最广泛。分离器的效率、容量是影响锅炉运行效率的主要指标，分离器的分离效率和容量越高，则分离器采集和送回炉膛内继续燃烧的细碳颗粒等循环物料就越多，锅炉的运行效率也越高[3]。

1.5 回灰装置

回灰装置一般分为机械阀和非机械阀两大类，非机械阀类具有控制灵活的优点，目前应用最广。但是，非机械阀类的开启与关闭都是由给风控制的，当阀垂直段中料位较低时，松动风就有可能将灰从垂直段向上吹起，影响阀的密封并产生结焦，因此，在选择回灰装置时必须注意控制灰流截面。

1.6 受热面磨损

循环流化床锅炉在运行时，处于流化状态的床料在密相床内反复冲刷受热面，使受热面产生磨损，尤其是在炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处，受热面磨损严重时，会影响尾部烟道结构，致使烟气从受磨损后的间隙中逸出，一方面加剧了该处的磨损，另一方面使物料不能充分燃烧，锅炉运行效率降低。

2 提高循环流化床锅炉运行效率的方法

2.1 合理选择燃料，选择合适的入炉煤粒度

一般情况下，燃煤中的灰分含量与碳含量成反比，为提高锅炉运行效率，应尽量选择热值较高、灰分较少的燃煤。燃煤入炉粒度越细、循环倍率越大，燃烧效率越高，灰渣中的可燃物就越少，锅炉驱动负荷的能力越强，锅炉运行效率越高[4]。此外，还要选择合适的入炉煤炭级配比，试验表明，粒度1 mm以下的煤粒达50%时，煤粒会被很快送入炉膛，降低入炉煤的平均粒度，大幅度提高锅炉燃烧效率，通常优选的级配比为：1 mm以下的占40%、1～3 mm的占25%、3～5 mm的占20%、5～8 mm的占10%、8～13 mm的占5%，有条件的，还应选用可磨性系数较大或成灰性较好的煤种。

2.2 调节一、二次风量和给煤量，优化锅炉燃烧

在循环流化床运行中，司炉人员要密切监控烟气中的含氧量，并根据烟气中的含氧量测算出锅炉的运行效率，然后适当调整一、二次风量和给煤量，保证燃烧正常、负荷稳定，当料层积累到一定厚度时还需要及时排渣。一般来说，烟气中含氧量应控制在4%～5.5%，一、二次风量比应控制在6:4～7:3，料层差压控制在10 000 Pa左右，炉膛压差控制在800～1 500 Pa较为适宜，使锅炉具有较高运行效率的同时，飞灰可燃物也较低，减少煤炭使用总量。

2.3 调整合适的循环倍率

锅炉循环倍率越高，分离器的分离效率也越高，使经过分离器后极细小的灰粒子也被捕集后参加循环燃烧，还使炉内物料浓度增大。其中部分物料在密相区和稀相区内往复运行循环，将密相区内热量带入稀相区内，使炉膛内保持高温状态，燃料得以充分燃烧，从而提高了锅炉的运行效率。

2.4 提高燃料在密相区的燃烧份额和气化率

提高燃料在密相区的燃烧份额，既使流化的燃料在炉床上剧烈燃烧，为稀相区的燃烧减轻了负担，也使烟气、循环灰将足够的热量传入稀相区内，使稀相区产生高温，从而提高锅炉整体的运行效率。此外，提高燃料在密相区的燃烧份额也间接地提高了密相区的气化率，这是由于固体燃料在高温炉床上燃烧时还存在还原反应。特别是采用分段燃烧方法时，密相区上部的还原气氛愈浓厚，使部分二氧化碳还原为一氧化碳，增加了一氧化碳气体的含量，携带一氧化碳的烟气进入稀相区内与二次风混合后迅速燃烧，使稀相区温度提高到950℃～1 000℃，从而提高了锅炉整体的运行效率[5]。

2.5 燃烧和管理控制系统

使用现代化的数字控制系统准确调节并优化炉内燃烧空气与燃料的配比，减少燃料消耗，提高锅炉负荷高低的调节比，使锅炉在更宽的负荷变化范围内都能保持较高的燃烧效率。

2.6 选择相适的锅炉启停顺序

司炉人员的正确操作是保障锅炉稳定高效运行的主要措施，电力企业往往安装了多台循环流化床锅炉。由于锅炉的运行效率在锅炉的负荷调节范围内是变化的，一般来说，锅炉在最高档位时燃烧效率最高，而在最低档位时，锅炉的燃烧效率最低，因此，合理选择每台锅炉的启停顺序，可以使锅炉的燃烧级数与所需要的蒸汽负荷相匹配，使在线锅炉数量较少，却均能保持在最高的档位运行，从而使多台锅炉的平均运行效率达到最优化。

3 结语

循环流化床锅炉具有良好的经济性、环保性、调峰控制能力、能耗低、适应性强等特点，在相当长一段时间内仍将是火电企业中锅炉的首选设备。电力企业发电机组的发电效率受循环流化床锅炉的运行效率影响很大，而影响循环流化床运行效率的因素很多。因此，要从根本上提高效益，电力企业必须加大在技术改造和创新上的投入，使用先进管理方法，采取多方面措施，合理控制燃烧温度，提高循环流化床的运行效率。

1 刘德昌.流化床燃烧技术的工业应用[M].北京：中国电力出版社，2003.

2 贺井胜，崔 波．循环流化床锅炉热效率计算探讨[J]．科技资讯，2006，（14）：109.

3 王慧丽，蔡新春．循环流化床锅炉热效率偏低原因分析及解决措施[J]．热力发电，2010，39（7）：47-49.

4 党黎军．循环流化床锅炉理论设计与运行[M]．北京：中国电力出版社，2004.

5 吕俊复，金晓钟，张建胜，等．两相流动对流化床燃烧行为的影响[J]．热能动力工程，2000，15（3）：217-219.

Discussion on Improving Operation Efficiency of Circulating Fluidized Bed Boiler

Yu Jipeng
(Huangling Mining Coal Gangue Power Generation Co., Ltd., Huangling 727307, China)

The Energy industry is the basis of national economic development, with the increasing demand for energy in China, China has increased investment in large power plants.Circulating fluidized bed boiler is a kind of solid fuel into a similar fluid state combustion, and then use the combustion of heat generated steam equipment, with excellent desulfurization efficiency, high combustion efficiency, wide adaptability, and gradually replace the original boiler Equipment in the various types of power plants have been widely used.However, from the operation of the circulating fluidized bed boiler in the operation of the power station, the operation efficiency of the circulating fluidized bed boiler is still greatly improved.This paper will study how to improve the running efficiency of the circulating fluidized bed boiler.

circulating fluidized bed; combustion; operation efficiency

TK229.66

A

1008-9500(2017)10-0133-03

2017-07-03

于季鹏(1985-)，男，陕西临潼人，助理工程师，从事锅炉专业技术管理工作。