循环流化床锅炉燃烧控制与调整

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  • 更新时间2018-05-21
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  摘要:循环流化床锅炉燃烧效率高,环境污染小,现已在国内外得到了迅速的发展与应用。循环流化成锅炉的燃烧机理不同于煤粉炉,在燃烧过程中对于燃烧条件的要求比较苛刻,燃烧过程也比较复杂,目前对于循环流化床锅炉的具体燃烧过程的书籍介绍较少。本文是根据收集到的一些国内资料以及自己在总结这些年的运行经验基础上,对循环流化床锅炉的燃烧与调整进行论述。


  关键词:循环流化床;锅炉燃烧控制;调整


  1循环流化床锅炉燃烧及其传热特性


  根據结构分类,流化床锅炉可分为3个系统:锅炉本体、分离系统、烟道系统。锅炉本体包括汽包、水冷壁、高温受热面、风室以及给煤系统等;分离系统包括顶部旋风分离器,以及回料系统;烟道系统包括低温受热面、省煤器、空预器等。在循环流化床锅炉工艺流程中,燃烧及脱硫发生在由大量灰粒子所组成的温度相对较低、接近870℃的床层内,该温度的选取同时兼顾提高燃烧效率及脱硫效率。这些细粒子由通过布风板的一次风所产生的向上烟气流将其悬浮在炉膛中,二次风分2层送入炉膛,由此实现分级燃烧。


  旋风分离器将绝大部分固体粒子从气—固两相流中分离出来后,通过回料器被重新送回炉膛参加燃烧。这样就形成了循环流化床锅炉的主回路。循环流化床主回路的特征为:强烈的扰动及混合、高固体粒子浓度的内循环及外循环、高固体/气体滑移速度及较长的停留时间。以上特点为传热以及化学反应提供了良好的外部条件


  2循环流化床锅炉主参数控制与调整


  2.1床温


  CFB锅炉区别于煤粉炉的是燃烧控制的主要参数,是稳定的床温和主汽压力。床温指由布置在燃烧室内的热电偶监测到的炉膛中各区域内固体物料层的床层温度,一般取各测点热电偶温度的平均值,是CFB锅炉最重要的一个运行参数。床温的高低能直接反应炉膛内的燃烧状况和炉内输入输出热量的平衡关系,取决于各区域内的能量平衡,包括燃煤释放热量,脱硫剂、循环物料、排渣带走热量和各受热面的吸热。如何维持床温的稳定是CFB锅炉稳定和安全运行的关键。


  2.2炉膛压差


  炉膛压差是指密相区的压力和炉膛出口的压力差,是表示炉膛稀相区颗粒浓度的重要物理量。一定的颗粒浓度对应一定的炉膛差压,炉膛差压越大,稀相区颗粒浓度越大,循环灰量也越大,相应的受热面的传热量也越大。一般来说,锅炉所带负荷越高,相应的炉膛差压也越大。正常运行中,炉膛差压一般控制在0.3-1.5kPa之间。另外,炉膛差压也对分离器的分离效率有影响,差压越大,旋风分离器的分离效率也越高。


  2.3料层差压


  料层差压是反应炉膛密相区物料量的参数,料层差压是表征流化床料层高度的物理量,一定的料层高度对应一定的料层差压,料层厚度越大差压值越高。在燃烧过程中,料层差压决定了床料的流化质量。因此在运行中要密切注意料层差压。料层差压可通过一次风量的大小以及冷渣器的出力来调整。


  2.4烟气含氧量


  烟气含氧量决定着炉膛的燃烧效率,为了保证CFB锅炉经济燃烧,通常通过不断改变送风量和给煤量使之达到一个较为匹配的比例,然后由过量空气系数来衡量经济燃烧的好坏,而烟气含氧量能间接显示炉膛的燃烧经济性。因此含氧量也是一个重要建模参数。


  2.5返料量


  返料量的大小直接决定了炉膛的床层温度及锅炉的燃烧效率,因此返料量是参与锅炉燃烧调整必不可少的因素。返料系统内部由水冷壁组成,在物料回收过程中将热量传递给水冷壁吸收,从而降低的物料温度。在运行调整中,如果床温过高,可通过加大返料风机的出力,加大返料风来增加进入炉膛的低温物料,防止锅炉高温结焦。另外,返料量也决定了床层压力。


  2.6风量的调整


  根据锅炉的特点,从一次风机出来的空气分成3路送入炉膛:第1路,经一次风空气预热器加热后的热风从两侧墙进入炉膛底部的水冷风室,通过布置在布风板上的风帽使床料流化,并形成向上通过炉膛的气固两相流;第2路,热风用于炉前分布式多点给煤;第3路,未经预热器加热的冷一次风作为播煤风送入给煤机。二次风从风机出来后,经过环形风箱从炉膛前后墙分上中下层进入炉膛。一次风调整流化、炉膛温度和料层差压;二次风控制总风量。在一次风满足流化、炉温和料层差压的前提下,总风量不足时,可逐渐开启二次风门,随负荷的增加,二次风量逐渐增加,维持正常的炉膛负压及含氧量。一般含氧量控制在3%左右,含氧量过高会造成磨损增大,相应的排烟损失也会增大;含氧量过小,则会造成锅炉燃烧不完全,燃烧效率降低。另外,在运行中,炉膛负压应控制在-50Pa左右,该压力可通过调整引风机的出力来实现。


  3结语


  以上参数都是循环流化床锅炉运行过程中的重要监视参数,各个参数都反应了锅炉的燃烧情况,各参数相互之间又是彼此相互关联的。在实际运行操作中,应根据不同的煤种、煤的含硫量以及煤粒的大小,对锅炉的运行参数进行及时地调整,做到勤调、微调、细调,使锅炉始终达到高效率燃烧的运行状态,充分发挥循环流化成锅炉的节能环保优势。燃烧调整的根本任务是:使燃料所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要,保证锅炉安全经济运行。燃烧控制的基本任务可归纳为3点:①维持蒸汽压力稳定;②保证燃烧过程的经济性;③维持炉膛压力稳定。


  参考文献: 

  [1]张轩,常太华.大型循环流化床锅炉床温动态模型的研究[J].动力工程学报,2013,33(2):88-90. 

    作者:李文江