提高循环流化床锅炉效率的因素与调整

提高循环流化床锅炉效率的因素与调整摘要：循环流行化床锅炉技术是近年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术，由于具有燃烧适应性广、负荷调节范围宽、脱硫效果好、运行成本低等优点，目前已得到了广泛应用。循环流化床锅炉的燃烧调整是保证锅炉经济运行的重要手段，文章对流化床影响燃烧效率的若干因素进行了分析，为运行人员提供了参照。关键词：循环流化床；燃烧效率；床温；给煤方式；传煤方式；颗粒粒径；流化风速中图分类号：TK229文献标识码：A文章编号：1009—2374（2011）19—0085—02一、循环流化床锅炉燃烧的特点从燃烧观点可把主循环回路分成三个性质不同区域，即（1）下部密相区（位于二次风平面以下）；（2）上部稀相区（位于二次风平面以上）；（3）气固分离器。在炉膛下部密相区，床料颗粒浓度比上部区域的浓度要大一些，储存大量的热量。当锅炉负荷升高时，一、二次风量均增大，大部分高温固体粒子被输送到炉膛上部稀相区，燃料在整个燃烧室高度上燃烧。颗粒在离开炉膛出口后，经适当的气固分离器和回料器不断送回下部密相区燃烧。在任何情况下，全部的燃烧空气通过炉膛上部。细小的炭粒被充分暴露在氧环境中，炭粒子的大部分热量在这里燃烧释放。二、循环流化床锅炉的燃烧效率的影响因素影响流化床锅炉燃烧的因素很多，如燃煤特性、燃煤颗粒及流化质量、给煤方式、床温、床体结构和运行水平等。（一）燃煤特性的影响燃煤的结构特性、挥发分含量、发热量、灰熔点等对流化床燃烧均会带来影响。首先燃料的性质决定了燃烧室的最佳运行工况。对于高硫煤，如石油焦和高硫煤，燃烧室运行温度可取850°C，有利于最佳脱硫剂的应用；对于低硫、低反应活性的燃料，如无烟煤、石煤等，燃烧室应运行在较高的床温或较高过剩空气系数下，或二者均较高的工况下，这样有利于实现最佳燃烧。第二，燃烧的性质决定了燃料的燃烧速率。对于挥发分含量较高，结构比较松软的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，当煤进入流化床受到热解时，首先析出挥发分，煤粒变成多孔的松散结构，周围的氧向粒子内部扩散和燃烧产物向外扩散的阻力小，燃烧速率高。对于挥发分含量少，结构密实的无烟煤，当煤受到热解时，分子的化学键不易破裂、内部挥发分不易析出，四周的氧气难以向粒子内部扩散，燃烧速率低，单位质量燃料在密相区的有效放热量就少，对于那些灰分高、含碳量低的石煤、无烟煤等，煤粒表面燃烧后形成一层坚硬的灰壳，阻碍着燃烧产物向外扩散和氧气向内扩散，煤粒燃尽困难。第三，燃料的性质决定了流化床的床温。不同的燃料具有不同的灰熔点。在流化床中最怕结渣，结渣后容易造成被迫停炉。（二） 颗粒粒径的影响对单位重量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，炭粒的总表面积增加，燃尽时间缩短，燃烧速率增加。挥发物完全析出和炭粒完全燃尽所需要的时间减少，化学不完全燃烧和机械不完全燃烧的损失减少。适当缩小燃煤粒径是提高燃烧速率的一项有效措施。我国流化床锅炉大多数燃用0〜10mm的宽筛分煤粒。（三） 给煤方式的影响加入到床层中的燃料要求在整个床面上播散均匀，防止局部碳负荷过高，以免造成局部缺氧。因此给煤点要分散布置。现在多数流化床锅炉每个给煤点负担3〜4m，给煤口附近煤量集中，煤热解后挥发物首先析出和燃烧，消耗了大量的氧气，在给煤口附近造成缺氧区，使该处的细颗粒因缺氧而无法燃烧，在给煤口加装播煤风，在给煤口上方加二次风，可以改善燃烧工况，减少挥发物和细颗粒的不完全燃烧损失，提高燃烧效率。但播煤风是从密相区正压加入的，受着上升气固流的抑制作用，穿透深度是很有限的，细颗粒和挥发物的横向扩散并不强烈，不可能使可燃物在床内分布均匀。如在给煤口上方布置二次风，可使炉内烟气得到比较强烈的混合和搅拌，取得明显的燃烧效果。（四） 床温的影响提高床温有利于提高燃烧速率和缩短燃尽时间，使燃烧效率提高。但床温的提高受到灰熔点的限制。通常要求床温比燃烧的灰渣变形温度低100°C〜200°C。对于采用添加剂在床内进行脱硫的流化床锅炉，脱硫的最佳反应温度为850C〜870C，当床温高于860C时，随床温的升高，脱硫效率迅速下降。当床温升高时，NO排放量增加。稀相区的温度也特别重要，对于循环流化床锅炉，通过分离器收集送回炉膛的细颗粒，其中主要是固定碳，必须在800C以上的温度才会着火燃烧，而这部分细颗粒的燃烧主要在稀相区。循环流化床锅炉床温的选择应考虑如下因素：保证灰分不会软化，床层无结渣危险；保证较高的燃烧效率和脱硫效率；NOx及NO2排放量较低；尽量避免煤中的金属升华。（五） 运行水平的影响流化床的燃烧与运行水平有密切关系。一台设计较好的流化床锅炉，如运行水平不高，技术管理不善，有可能降低燃烧效率。锅炉在运行中应根据负荷和煤质的变化，随时调整燃烧工况，保持正常的床温和合理的风煤比，以降低化学和机械不完全燃烧损失。三、循环流化床锅炉的参数选取与调整（一） 床温的选取与调整循环流化床正常运行时床温应控制在850°C〜920°C，床温过高易结焦，会影响NO排放x和降低脱硫效果，床温偏低煤粒不利燃尽，影响传热，降低脱硫效果，而且床温过低易灭火。影响床温的因素主要有给煤量、过剩空气系数、一、二次风量配比、返料量、补料量、石灰石量以及煤种、煤质等。当床温波动时，应首先确认给煤量是否均匀，给煤过多过少，风量过小过大都会使燃烧恶化，床温降低，在正常范围内，当负荷上升时，同时增加投煤量和风量会使床温有所升高。一定负荷下，若给煤量一定，增加一次风和下二次风可降低床温，反之，提高床温；增加床料量或石灰石量，可降低床温，增大排渣量，床压下降物料量减小，将使床温升高。（二） 流化风速的选取流化风速是循环流化床锅炉的重要特性参数。当气体和颗粒物料的特性一定时，就要求有一定的流化速度以维持床层的流化床流动状态。流化速度增加，能实现循环的颗粒粒径也增大，循环物料量也增多。随着流化速度的增加，锅炉的磨损和能耗也相应增加。BMCRT_况下选取4.85m/s左右的流化速度。（三） 过量空气系数的选取过量空气系数的多少主要是根据锅炉燃烧调整的进行确定的，在设计中一般是根据燃用的煤种和经验来选取的，对于高挥发份得烟煤，BMCRI—况下推荐为1.2。在一定范围内，提高过量空气系数可以改善燃烧效率。（四） 一、二次风比率循环流化床锅炉所采用的一次风率，一是为了满足锅炉物料流化和布风均匀，二是为了确保燃烧室下部形成还原性气氛，实现分段燃烧以降低NO的排放，在实际运行中还可以调x节一、二次风的比率来调节炉膛燃烧工况，对于没有外置床的流化床锅炉，一次风约占锅炉总风量的50%〜