影响CFB锅炉床温的因素及调整策略

(陕西能源职业技术学院，咸阳 712000)

0 引 言

床温是指燃烧室密相区的平均温度，是循环流化床锅炉运行的重要参数，运行时一般平均床温控制在 850～950 ℃[1]，运行人员如果对床温的变化没有做出正确的判断和操作，就会影响锅炉正常运行，甚至会导致运行事故。比如，运行时负荷没变，但床温降低，这时增加给煤量，若果没有增大一次风量，导致燃烧效率下降，燃烧份额不足，则床温不会增加，反而会降低。如果此时运行人员不能够正确判断，以为床温下降还是因煤量不够多而引起的，继续增大给煤量，更使得风煤配比严重失调，床温会急剧下降，可能导致灭火，如果处理不当，会引起炉膛爆炸或低温结焦，将会使事故扩大。所以，正确分析影响床温的因素，及时制定出有效的调节方案，才能维持床温稳定，对保证锅炉安全、经济运行有非常重要的意义。

1 床温对CFB锅炉工作的影响

1.1 床温对污染物排放量的影响

床温对SO2排放量的影响，石灰石脱硫有一个最佳温度(850～900 ℃)[1]，床温过高或过低，都使脱硫剂偏离最佳反应温度，脱硫效果降低。为了保证脱硫效率，就要增加脱硫剂的量，这就会增加脱硫成本。

床温对NOx排放量的影响，床温高，加快了热解、氧化反应以及氮的活性，NOx的排放量就越多。大量研究表明，在循环流化床燃烧条件下，温度每增加10 ℃，NOx的排放量增加15 mg/m3。相反，床温下降，NOx的排放量就越低。但是，床温降低会造成不完全燃烧热损失增加，导致燃烧效率下降。而且，床温降低，将使得N2O 的分解减缓，排放浓度增加[2]。

1.2 床温对蒸汽参数和锅炉出力的影响

床温高，燃烧效率高，蒸汽温度和锅炉出力升高，但若床温过高，蒸汽温度过高，使过热器、再热器、蒸汽管道、阀门、汽轮机的高压部分等超温，金属热强度、热稳定性下降，降低了设备的工作寿命，造成安全隐患。若严重超温，导致设备爆管，影响机组的安全性。

若床温过低，锅炉出力降低，蒸汽参数不能达到要求值，做功能力下降，机组的循环热效率降低。而且，汽温过低，会使汽轮机排汽湿度增加，影响汽轮机末级叶片的安全工作。

1.3 床温对燃烧和结焦的影响

床温过高，超过了灰渣的变形温度，就会造成炉床高温结焦，还会引起高温分离器内二次燃烧，从而引发结焦，堵塞物料运行回路，引起运行事故。

床温低，不完全燃烧的热损失增大，导致飞灰和排渣中可燃物增加，锅炉效率降低。床温过低，可能导致灭火，如果处理不当，会引起炉膛或烟道爆炸或床层低温结焦，将使事故扩大。一般，床温低于300 ℃，即使投入启动燃烧器，锅炉MFT也会动作。

2 影响床温的因素分析

2.1 煤质对床温的影响

2.1.1 低位发热量对床温的影响

煤质不同，低位发热量也不相同。燃料低位发热量越高，理论燃烧温度也会随之提高，燃烧效率高，床温也会随之上升。反之，床温降低。

2.1.2 挥发分对床温的影响

挥发分通常比较容易在炉膛上部燃烧。所以，燃烧高挥发分的煤，在稀相区放热量大，在密相区燃烧份额少，放热量少，床温低。相反，燃烧挥发分越低的煤，其密相区燃烧份额大，热量较多的释放在密相区，导致床层温度升高。

2.1.3 水分的对床温的影响

燃料水分过多，燃烧过程中水分产生蒸汽吸收大量热量，导致床温降低，燃烧效率降低，耗煤量增加。

2.2 煤的粒度对床温的影响

循环流化床锅炉对燃煤的要求是，宽筛分颗粒(一般要求颗粒度在0～10 mm范围内)以及合适的颗粒级配。煤粒径对床温的影响，主要在于大颗粒煤粒所占的比例。运行中，如果燃料制备系统选择不合理，或者煤质变化太大，造成颗粒级配不合理，如宽筛分颗粒中较粗的颗粒占的比例较大时，由于粗颗粒大部分聚集在密相区，就会使密相区燃烧份额过大，从而床层超温。相反，当细颗粒占的比例较大，由于细煤粒在密相区停留时间较短，造成密相区燃烧份额减少，从而床温降低。

2.3 锅炉负荷对床温的影响

锅炉负荷增大，煤量和风量都需增大，炉膛燃烧放热量增大，床温升高。相反，负荷减小，床温降低。文献[3] 对600 MW机组进行研究，负荷增加时，增大煤量和风量，保持过量空气系数一定时，床温随锅炉负荷的增大而增大。

2.4 给煤量对床温的影响

给煤量是影响床温最直接、最主要的因素之一。若其他条件不变，当给煤量增加，由于煤在炉内燃烧放热量增加，会使床温增加。但是，给煤量过大，需要吸收的着火热大，而且，若一次风量不变，会使燃烧效率降低，密相区燃烧份额减少，又会导致床温降低。反之，煤量减少，床温降低。这里要说明的是，由于床料蓄热量大，给煤量变化后有个滞后过程，床温才随之变化。如图1所示，30万kW机组，保持一次风量、循环灰量及煤质不变，当给煤量降低时，床温的变化曲线[4]。

图1 给煤量对床温的影响

2.5 一次风量对床温的影响

一次风量对床温有较大的影响。当在总风量不变时，增加一次风量(及增加一次风比例)，意味着流化风量增大，强化了密相区内的流化效果，炉膛下部的温度会所升高。但是，由于一次风量的增大使夹带和扬析作用增大，若此时煤量没有增加，密相区颗粒浓度减少，又会降低密相区燃烧份额，而且，一次风量提高使循环倍率升高，进入炉膛的返料量增大，而返料温度一般略低于炉膛下部温度，会使床温降低。而且，一次风量增大，由于一次风温度低，也会降低炉膛温度。所以，总的来说，总风量不变时，增加一次风量，有一个短时升高，最终床温是降低的。反之，一次风量减小，床温有一个短时下降，而后上升的趋势，但是，风量过少，使密相区过度缺氧，燃烧份额降低，床温又会降低，还不利于燃尽。文献5对300 MW机组CFB锅炉进行试验表明，一次风对床温有明显的影响，一次风量上升，床温在几分钟后开始下降；一次风量降低，床温在几分钟后开始上升。

2.6 循环物料量对床温的影响

循环物料是控制床温的有效手段之一。当物料循环装置和返料风速度一定时，循环物料量增大，温度较低的物料进入床层吸收热量，而且，带走使床温降低。反之，当循环物料量减少时，床温升高。另外，循环物料温度高，也会导致床层温度。

如图2所示，为30万kW机组的研究，保持煤质、煤量及一次风量不变，通过调节循环灰控制阀开度来改变循环灰量，床温的变化曲线[4]。

图2 循环灰量对床温的影响

2.7 料层厚度对床温的影响

料层厚度是指密相区内物料层厚度。对同一煤种，一定的料层差压对应着一定的料层厚度。循环流化床锅炉运行时，必须保持一定的料层厚度。

料层厚度薄，密相区燃烧份额下降，蓄热能力降低，床温降低。同时，料层厚度太薄，流化质量差，物料容易被吹穿而产生沟流，着火稳定性差，燃烧效率低，灰渣含碳量高，灰渣热损失增加，锅炉效率低。

料层厚度增加，蓄热能力提高，床温升高。但是，料层过厚，料层阻力增大，在其他条件不变时，导致一次风量减少，床温将会升高。若要增加一次风量，就要增加了风机的电耗，经济性降低。

3 床温的调整策略

应正确分析影响床温的因素，采用相应的措施来调整床温。

(1)严格制煤管理。在制煤时，应选择合适的燃料制备工艺系统及设备，保证控制入炉煤粒度和合适的颗粒级配，控制燃料煤中水分不宜超过9% 。当煤质变化时，应及时对颗粒粒度和级配进行调整。比如，若煤的挥发分增大，制煤时则应相应使0～1 mm的粗颗粒的比例增大，防止床温降低。

(2)根据煤质变化及时调整床温。运行时，若煤质变好，低位发热量升高，烟气氧量减少时，应及时减少给煤量以降低床温。若煤质差、低位发热量降低，烟气氧量增加时，应增加给煤量以提升床温。

(3)根据燃煤粒度的变化调节床温。运行时，若煤质及其他条件都一定，而燃煤粒度较大时，引起床温升高，用增加一次风量，减少二次风量(即增大一次风的比率)的方法控制床温。当粒度小时，引起床温降低，应减小一次风比率控制床温。

(4)调整一次风比例控制床温。一般情况下，一次风量占比为50%～70%。运行时，煤越细，挥发分越高，一次风比例可取下限。当床温升高时，可适当增加一次风量比例，使床层内蓄热量被一次风从密相区上扬到稀相区，从而降低床温。

(5)风、煤操作合理。当锅炉负荷变化时，应正确进行风、煤操作。根据煤量和风量对床温的影响，当负荷增加时，应先增加风量，后增加煤量，这样就可以防止煤进入床层后得不到充分燃烧，而在风量充足时又会突然剧烈燃烧，大量放热使床层温度迅速上升。反之，当负荷减小时，应先减小风量，后减小煤量。保持床温稳定。

(6)调整循环物料量控制床温。若负荷没变、氧量指标不变，而床温升高，应适当增加返料量使炉温降低，反之，若床温缓慢降低，应减少返料量或放掉一些循环灰，使炉温回升。在运行中，要加强监视和控制返料器床温，防止返料温度高而结焦或引起床温超温。当返料温度过高时，应减少给煤量和负荷，查明原因消除后再正常运行。

(7)调整料层厚度控制床温。运行时，应根据料层厚度及时放渣，保持料层厚度在一定范围内。放渣时要做到少放勤放，使床层厚度始终保持在合理的范围内。放渣结束后，确认放渣门关严，否则，由于放渣门未关严造成大量床料自流排出，床层厚度过低，床温很难控制的局面。

(8)遵循调节原则。在整个床温调节操作过程中，运行人员一定要遵循“少量多次”的调节方法，避免床温大起大落[1]。

4 结束语

文中分析了影响床温的因素及其调节床温的方法。从文中分析可以看出，影响床温的因素很多，在众多的因素中，给煤量、一次风量、返料量是最主要的影响床温的因素，而且，给煤量和风量要配合调节，保持合适的风煤配比才是有效的维持床温的手段。作为运行人员，在运行中要时刻注意料层温度的变化，若床温不正常，应能准确的分析判断床温变化的原因，及时制定出有效的调节方案，才能维持床温稳定，保证锅炉安全、经济运行。