循環硫化床鍋爐燃燒控制研究與探討


      引言
　　
　　CFB鍋爐燃燒技術具有氮氧化物排放低，可實現在燃燒過程中直接脫硫、燃料適應性廣、燃燒效率高和負荷調節范圍大等優勢，已成為當前煤炭潔凈燃燒節能環保的優選爐型。
　　
　　CFB鍋爐在運行過程中也有缺點,尤其是投運初期，例如受熱面磨損嚴重，排渣問題突出,風室漏灰嚴重,啟動鍋爐時間長等。但只要了解循環流化床技術的特點規律，在保證鍋爐設計比較合理的情況下，加強設備管理，針對鍋爐的薄弱環節加強檢査和處理,鍋爐的運行就會逐漸達到較好水平。我們根據*近幾年關于CFB鍋爐的調研，對鍋爐燃燒控制需注意的幾個問題作以下簡述。
　　
　　1.溫度控制
　　
　　溫度測量廈門宇電溫控儀www.lishuyi3.com.cn/是循環流化床鍋爐**穩定運行的關鍵參數之一，主要包括料層溫度和返料溫度的測量。
　　
　　料層溫度是指燃燒密相區內流化物料的溫度，主要決定了石灰石的反應速度、固體產物分布及孔隙堵塞特性,從而影響脫硫效率和石灰石的利用率。當燃燒溫度小于800°C時，石灰石煅燒生成CaO的速度減慢，減少了可供反應的表面積，從而導致脫硫反應速率降低、床料中石灰石捕獲S02的效果變差，難以達到有效脫硫；燃燒低于750T時,脫硫反應幾乎不再進行,造成低溫結焦及滅火。相反，當燃燒溫度過高（>920°C）時,雖然反應速率很高，但脫硫效率反而下降。原因是溫度過高，會引起石灰石顆粒的表面孔隙過早堵塞，而內孔物質未得到充分利用；同時溫度過高時,顆粒表面會產生局部低氧和還原性氣氛，使已經生成的CaS03重新分解為CaO并釋放出S02,從而降低石灰石的利用率，造成流化床體結焦停爐事故。因此存在一個*隹脫硫溫度范圍,此溫度范圍受石灰石品種、粒徑、煅燒條件等諸多因素限制，目前比較公認的*佳脫硫反應溫度在850°C-900°C之間。
　　
　　因此,必須加強對鍋爐運行中料層溫度的監控廈門宇電無紙記錄儀www.lishuyi3.com.cn/,并將料層溫度調整在*佳脫硫反應溫度范圍內。如料層溫度超過970T,應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于970°C,應首先檢查是否出現斷煤,并適當增加給煤量,減少一次風量,加大返料量，使料層溫度升髙。一旦料層溫度低于700°C,應做壓火處理,需待査明溫度降低原因，并排除后再啟動。
　　
　　返料溫度是指被返料器送回燃燒室中循環灰的溫度。采用高溫分離器的CFB床鍋爐的返料溫度較高,一般需要高出料層溫度20~30°C可以保證鍋爐的穩定燃燒，同時起到調整燃燒的作用。在鍋爐運行中必須密切監視返料溫度,溫度過高可能造成返料器內結焦。特別是在燃用較難燃的無煙煤時，因為存在燃料后燃的情況,溫度控制不好極易發生結焦,運行時應控制返料溫度*高不能超過1000°C。返料溫度可以通過調整給煤量和返料風量來調節，如溫度過高,可以適當減少給煤量并加大反料風量,同時査返料器有無堵塞，以保證返料器的通暢.
　　
　　CFB鍋爐的工藝流程和被測介質的要求決定了其一次檢測元件及儀表的選型必須考慮防堵和耐磨。CFB鍋爐料層溫度宇電PID調節儀www.lishuyi3.com.cn/測量信號要求在爐膛燃燒室內密相區分層布置多支熱電偶，溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作為一次元件,布置在距布風板200-500mm左右燃燒室密相層中，垂直插入爐墻深度15~25mm。料層溫度熱電偶應選用穩定性好、反應靈敏、耐磨、維護量小的檢測元件。
　　
　　2.風量控制系統
　　
　　CFB鍋爐床溫影響著鍋爐的**連續運行、鍋爐脫硫效果和NOx的排放。合適的床溫可以有效避免爐床結焦，提高燃燒率和脫硫率。從CFB鍋爐控制參數耦合特性看，影響床溫的因素較多，主要有風量、燃料量和石灰石量等因素。如采用改變燃料量調節床溫，在床溫調節的同時必然引起鍋爐主蒸汽壓力波動;而改變石灰石量則會引起床壓波動及污染物的排放效果。因此,風量控制系統調節智能調節器www.lishuyi3.com.cn/成為控制床溫的主要手段。
　　
　　風量控制系統主要包括一次風量調節、二次風量調節,一次風的主要作用是流化爐內床料，給下部密相區送人一定氧量供給燃料燃燒，二次風主要采用上、下分段式送風，下二次風一般在密相區上部噴人爐膛,上二次風一般在稀相區下部噴人爐膛，補充燃燒所需要的氧量，降低NOx排放的質量濃度,同時還起到擾動作用，加強氣、固兩相混合,改變爐內溫度場及物料的質量濃度分布。
　　
　　CFB鍋爐要求對風量的控制比較準確。調整風量的原則是在一次風量滿足流化的前提下，相應地調整二次風量。因為一次風量的大小直接關系到流化質量的好壞,CFB鍋爐在運行前都要進行冷態試驗,并做出在不同料層厚度（料層差壓）下的臨界流化風量曲線,在運行時以此作為風量調整的下限，如果風量低于此值，料層就可能流化不好，時間稍長就會發生結焦。二次風量主要根據煙氣中含氧量廈門宇電巡檢儀www.lishuyi3.com.cn/多少來調整，通常以過熱器后的氧量為準,控制在3~5%左右。如含氧量過高，說明風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失及發電廠用電；含氧量過小又會引起燃燒不完全，增加化學不完全燃燒損失和機械不完全燃燒損失。如果在運行中總風量不夠，應逐漸加大鼓引風量,滿足燃燒要求，并不斷調節一、二次風量，使一二次風量的比例達到5:5或6:4,*好不要使二次風量高于一次風量，以保證爐膛內的正常流化態，并使鍋爐達到*佳經濟運行指標。風量控制框圖如下：

　　
　　總風量指令經過一、二次風量配比后由鍋爐床溫進行修正。氧量指令是鍋爐蒸汽流量的函數,氧量調節器的輸出分兩路分別修正上、下二次風指令。風量控制系統在遠方控制方式下實現鍋爐風量宇電流量積算儀www.lishuyi3.com.cn/、煤量的協調控制，確保在各負荷工況下實現壓力、氧量和鍋爐床溫的穩定。
　　
　　3.煤粒粒徑大小的控制
　　
　　在實踐運行生產中,煤粒粒徑的大小在CFB鍋爐的燃燒中起著舉足輕重的作用。
　　
　　1、對鍋爐熱效率的影響
　　
　　煤粒粒徑過大將影響煤與空氣的充分混合，導致燃燒效率降低;更嚴重的是隨著進煤量的增加，大粒徑煤粒也會逐漸增加，并在床體重沉積形成死滯區,破壞正常的流化狀態,造成爐內溫度場不均勻，從而造成床溫過低或床溫過髙結焦而被迫停爐；如果煤顆粒細粉過多，則小煤粒飛逸又會增多，加大鍋爐損失，嚴重時細顆粒被帶到分離器和返料器中，發生二次燃燒，造成返料器結焦，影響鍋爐的正常運行；所以顆粒度過大、過小甚至超大,都會給運行操作帶來困難，同時造成鍋爐灰渣熱損失增大,鍋爐熱效率降低。
　　
　　2、對鍋爐受熱面的影響
　　
　　當床溫恒定時,床料平均直徑增加，床料流化所需*小流化風量高精度溫度計www.lishuyi3.com.cn/亦增大,在一定風壓下，床料阻力相比較而言也同樣增大,導致流化狀態向**方向移動,從而加速了布風板上風帽的磨損，同時飛灰損失隨著*小流化風量的增大而增加，水冷壁受熱面的磨損隨著風速的增加而成倍增加，從而導致鍋爐運行周期大大縮短。
　　
　　因此,一定要保證人爐煤粒的粒徑在1~10mm之間,并且1?10mm粒徑的煤粒要占到總煤粒的65%以上。
　　
　　4.返料量控制
　　
　　CFB鍋爐的物料循環系統對鍋爐的**穩定和經濟運行起著決定性的作用。因為在爐膛里，返料灰實質上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使爐膛內的溫度場分布均勻,并通過多種傳熱方式與水冷壁進行換熱，因此有較高的傳熱系數（其傳熱效率約為煤粉爐的4~6倍），通過調整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進一步調節鍋爐負荷。另一方面，返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關系，分離器的分離效率越高，分離出的煙氣中的灰量就越大,從而鍋爐對負荷的調節富裕量就越大，操作運行相對就容易一些。
　　
　　結論
　　
　　上述幾個方面,需要在運行中結合所用煤質及負荷的情況,嚴格監控料層差壓、溫度，爐膛電爐控制柜www.lishuyi3.com.cn/差壓和返料溫度，通過不斷調整給煤量、風量、返料量以及及時控制煤粉粒度，使鍋爐達到*佳的運行效果,*大限度的減少CFB鍋爐的磨損，*大限度的發揮CFB鍋爐高效節能的優勢.