循環(huán)硫化床鍋爐燃燒控制研究與探討


      引言
　　
　　CFB鍋爐燃燒技術(shù)具有氮氧化物排放低，可實(shí)現(xiàn)在燃燒過程中直接脫硫、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)勢(shì)，已成為當(dāng)前煤炭潔凈燃燒節(jié)能環(huán)保的優(yōu)選爐型。
　　
　　CFB鍋爐在運(yùn)行過程中也有缺點(diǎn),尤其是投運(yùn)初期，例如受熱面磨損嚴(yán)重，排渣問題突出,風(fēng)室漏灰嚴(yán)重,啟動(dòng)鍋爐時(shí)間長(zhǎng)等。但只要了解循環(huán)流化床技術(shù)的特點(diǎn)規(guī)律，在保證鍋爐設(shè)計(jì)比較合理的情況下，加強(qiáng)設(shè)備管理，針對(duì)鍋爐的薄弱環(huán)節(jié)加強(qiáng)檢査和處理,鍋爐的運(yùn)行就會(huì)逐漸達(dá)到較好水平。我們根據(jù)*近幾年關(guān)于CFB鍋爐的調(diào)研，對(duì)鍋爐燃燒控制需注意的幾個(gè)問題作以下簡(jiǎn)述。
　　
　　1.溫度控制
　　
　　溫度測(cè)量廈門宇電溫控儀www.ygja.cn/是循環(huán)流化床鍋爐**穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)之一，主要包括料層溫度和返料溫度的測(cè)量。
　　
　　料層溫度是指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度，主要決定了石灰石的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)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(dāng)燃燒溫度小于800°C時(shí)，石灰石煅燒生成CaO的速度減慢，減少了可供反應(yīng)的表面積，從而導(dǎo)致脫硫反應(yīng)速率降低、床料中石灰石捕獲S02的效果變差，難以達(dá)到有效脫硫；燃燒低于750T時(shí),脫硫反應(yīng)幾乎不再進(jìn)行,造成低溫結(jié)焦及滅火。相反，當(dāng)燃燒溫度過高（>920°C）時(shí),雖然反應(yīng)速率很高，但脫硫效率反而下降。原因是溫度過高，會(huì)引起石灰石顆粒的表面孔隙過早堵塞，而內(nèi)孔物質(zhì)未得到充分利用；同時(shí)溫度過高時(shí),顆粒表面會(huì)產(chǎn)生局部低氧和還原性氣氛，使已經(jīng)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(jié)焦停爐事故。因此存在一個(gè)*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(rèn)的*佳脫硫反應(yīng)溫度在850°C-900°C之間。
　　
　　因此,必須加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行中料層溫度的監(jiān)控廈門宇電無(wú)紙記錄儀www.ygja.cn/,并將料層溫度調(diào)整在*佳脫硫反應(yīng)溫度范圍內(nèi)。如料層溫度超過970T,應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于970°C,應(yīng)首先檢查是否出現(xiàn)斷煤,并適當(dāng)增加給煤量,減少一次風(fēng)量,加大返料量，使料層溫度升髙。一旦料層溫度低于700°C,應(yīng)做壓火處理,需待査明溫度降低原因，并排除后再啟動(dòng)。
　　
　　返料溫度是指被返料器送回燃燒室中循環(huán)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(wěn)定燃燒，同時(shí)起到調(diào)整燃燒的作用。在鍋爐運(yùn)行中必須密切監(jiān)視返料溫度,溫度過高可能造成返料器內(nèi)結(jié)焦。特別是在燃用較難燃的無(wú)煙煤時(shí)，因?yàn)榇嬖谌剂虾笕嫉那闆r,溫度控制不好極易發(fā)生結(jié)焦,運(yùn)行時(shí)應(yīng)控制返料溫度*高不能超過1000°C。返料溫度可以通過調(diào)整給煤量和返料風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)，如溫度過高,可以適當(dāng)減少給煤量并加大反料風(fēng)量,同時(shí)査返料器有無(wú)堵塞，以保證返料器的通暢.
　　
　　CFB鍋爐的工藝流程和被測(cè)介質(zhì)的要求決定了其一次檢測(cè)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(diào)節(jié)儀www.ygja.cn/測(cè)量信號(hào)要求在爐膛燃燒室內(nèi)密相區(qū)分層布置多支熱電偶，溫度的測(cè)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(fēng)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(yīng)選用穩(wěn)定性好、反應(yīng)靈敏、耐磨、維護(hù)量小的檢測(cè)元件。
　　
　　2.風(fēng)量控制系統(tǒng)
　　
　　CFB鍋爐床溫影響著鍋爐的**連續(xù)運(yùn)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(jié)焦，提高燃燒率和脫硫率。從CFB鍋爐控制參數(shù)耦合特性看，影響床溫的因素較多，主要有風(fēng)量、燃料量和石灰石量等因素。如采用改變?nèi)剂狭空{(diào)節(jié)床溫，在床溫調(diào)節(jié)的同時(shí)必然引起鍋爐主蒸汽壓力波動(dòng);而改變石灰石量則會(huì)引起床壓波動(dòng)及污染物的排放效果。因此,風(fēng)量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)器www.ygja.cn/成為控制床溫的主要手段。
　　
　　風(fēng)量控制系統(tǒng)主要包括一次風(fēng)量調(diào)節(jié)、二次風(fēng)量調(diào)節(jié),一次風(fēng)的主要作用是流化爐內(nèi)床料，給下部密相區(qū)送人一定氧量供給燃料燃燒，二次風(fēng)主要采用上、下分段式送風(fēng)，下二次風(fēng)一般在密相區(qū)上部噴人爐膛,上二次風(fēng)一般在稀相區(qū)下部噴人爐膛，補(bǔ)充燃燒所需要的氧量，降低NOx排放的質(zhì)量濃度,同時(shí)還起到擾動(dòng)作用，加強(qiáng)氣、固兩相混合,改變爐內(nèi)溫度場(chǎng)及物料的質(zhì)量濃度分布。
　　
　　CFB鍋爐要求對(duì)風(fēng)量的控制比較準(zhǔn)確。調(diào)整風(fēng)量的原則是在一次風(fēng)量滿足流化的前提下，相應(yīng)地調(diào)整二次風(fēng)量。因?yàn)橐淮物L(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量的好壞,CFB鍋爐在運(yùn)行前都要進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn),并做出在不同料層厚度（料層差壓）下的臨界流化風(fēng)量曲線,在運(yùn)行時(shí)以此作為風(fēng)量調(diào)整的下限，如果風(fēng)量低于此值，料層就可能流化不好，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)發(fā)生結(jié)焦。二次風(fēng)量主要根據(jù)煙氣中含氧量廈門宇電巡檢儀www.ygja.cn/多少來(lái)調(diào)整，通常以過熱器后的氧量為準(zhǔn),控制在3~5%左右。如含氧量過高，說明風(fēng)量過大，會(huì)增加鍋爐的排煙熱損失及發(fā)電廠用電；含氧量過小又會(huì)引起燃燒不完全，增加化學(xué)不完全燃燒損失和機(jī)械不完全燃燒損失。如果在運(yùn)行中總風(fēng)量不夠，應(yīng)逐漸加大鼓引風(fēng)量,滿足燃燒要求，并不斷調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量，使一二次風(fēng)量的比例達(dá)到5:5或6:4,*好不要使二次風(fēng)量高于一次風(fēng)量，以保證爐膛內(nèi)的正常流化態(tài)，并使鍋爐達(dá)到*佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。風(fēng)量控制框圖如下：

　　
　　總風(fēng)量指令經(jīng)過一、二次風(fēng)量配比后由鍋爐床溫進(jìn)行修正。氧量指令是鍋爐蒸汽流量的函數(shù),氧量調(diào)節(jié)器的輸出分兩路分別修正上、下二次風(fēng)指令。風(fēng)量控制系統(tǒng)在遠(yuǎn)方控制方式下實(shí)現(xiàn)鍋爐風(fēng)量宇電流量積算儀www.ygja.cn/、煤量的協(xié)調(diào)控制，確保在各負(fù)荷工況下實(shí)現(xiàn)壓力、氧量和鍋爐床溫的穩(wěn)定。
　　
　　3.煤粒粒徑大小的控制
　　
　　在實(shí)踐運(yùn)行生產(chǎn)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(duì)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(dǎo)致燃燒效率降低;更嚴(yán)重的是隨著進(jìn)煤量的增加，大粒徑煤粒也會(huì)逐漸增加，并在床體重沉積形成死滯區(qū),破壞正常的流化狀態(tài),造成爐內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻，從而造成床溫過低或床溫過髙結(jié)焦而被迫停爐；如果煤顆粒細(xì)粉過多，則小煤粒飛逸又會(huì)增多，加大鍋爐損失，嚴(yán)重時(shí)細(xì)顆粒被帶到分離器和返料器中，發(fā)生二次燃燒，造成返料器結(jié)焦，影響鍋爐的正常運(yùn)行；所以顆粒度過大、過小甚至超大,都會(huì)給運(yùn)行操作帶來(lái)困難，同時(shí)造成鍋爐灰渣熱損失增大,鍋爐熱效率降低。
　　
　　2、對(duì)鍋爐受熱面的影響
　　
　　當(dāng)床溫恒定時(shí),床料平均直徑增加，床料流化所需*小流化風(fēng)量高精度溫度計(jì)www.ygja.cn/亦增大,在一定風(fēng)壓下，床料阻力相比較而言也同樣增大,導(dǎo)致流化狀態(tài)向**方向移動(dòng),從而加速了布風(fēng)板上風(fēng)帽的磨損，同時(shí)飛灰損失隨著*小流化風(fēng)量的增大而增加，水冷壁受熱面的磨損隨著風(fēng)速的增加而成倍增加，從而導(dǎo)致鍋爐運(yùn)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(huán)系統(tǒng)對(duì)鍋爐的**穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定性的作用。因?yàn)樵跔t膛里，返料灰實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場(chǎng)分布均勻,并通過多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱，因此有較高的傳熱系數(shù)（其傳熱效率約為煤粉爐的4~6倍），通過調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)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(guān)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(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)富裕量就越大，操作運(yùn)行相對(duì)就容易一些。
　　
　　結(jié)論
　　
　　上述幾個(gè)方面,需要在運(yùn)行中結(jié)合所用煤質(zhì)及負(fù)荷的情況,嚴(yán)格監(jiān)控料層差壓、溫度，爐膛電爐控制柜www.ygja.cn/差壓和返料溫度，通過不斷調(diào)整給煤量、風(fēng)量、返料量以及及時(shí)控制煤粉粒度，使鍋爐達(dá)到*佳的運(yùn)行效果,*大限度的減少CFB鍋爐的磨損，*大限度的發(fā)揮CFB鍋爐高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì).