摘要：循环流化床燃烧技术具有燃料适应性广，操作弹性大以及污染物控制成本低等优点，是当前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术之一。超临界机组发电效率比亚临界机组有大幅提高，同等发电量下，发电煤耗低，污染物排放低，因此发展超临界参数的循环流化床燃烧技术是循环流化床锅炉发展的必由之路。
关键词：循环流化床；锅炉；超负荷运行；安全隐患
前言
我国以火力发电为主且煤炭的消耗量很大，而且在煤炭燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等有害物质。因此，无论从提高煤炭燃烧效率还是从降低煤炭燃烧所带来的环境污染均需通过洁净煤燃烧技术来实现。循环流化床锅炉燃烧技术为当前最为高效、洁净、低成本的技术被广泛应用于火力发电行业。
1循环流化床的技术特点
循环流化床技术是指炉膛内料层自下而上快速通入空气，使整个料层达到流化状态进行燃烧的燃烧技术。通过空气与颗粒相之间较大的相对速度，保证空气与燃料之间较高的传质和传热速率;单次燃烧后炉膛出口烟气中还携带着大量的未燃尽煤粉颗粒，为保证燃尽率将烟气送入旋风分离器中，通过旋风分离器筛选未燃烧完全的颗粒通过返料器将未燃尽的颗粒返回炉膛内再次燃烧，直至未燃尽的颗粒粒径小于旋风分离器的选择粒径。循环流化床炉膛内燃料较和炉内温度非常均匀，也较低(850～900℃)，能有效抑制NOx的生成，降低NOx排放。与此同时，通过在料层内添加还原剂还可有效降低SOx的排放。循环流化床作为新一代的高效燃烧技术，具有燃烧稳定，煤种适应性广、污染物排放较低等优点。随着国内对污染物排放日渐严苛的控制，循环流化床低污染物生成特性受到重视，循环流化床锅炉已成为首选的高效低污染且适应燃烧劣质煤的新型燃烧技术。
但循环流化床应用于工业锅炉上的缺点也很明显 :
1)成本较高，循环流化床锅炉的造价高于同蒸发量的煤粉炉和链条炉。
2)占地面积大于同蒸发量的煤粉炉和链条炉，因为旋风分离器及返料管的存在，循环流化床锅炉占地面积的减小受到了限制。
3)炉膛内高速流动的颗粒对水冷壁、分离器及炉膛内的埋管磨损较大，管壁变薄后易爆管。金属磨损问题是流化床锅炉运行的大问题。
4)目前有关循环流化床的研究主要集中在大容量循环流化床锅炉方面，而对于容量较小的工业锅炉研究相对较少。直接将大容量循环流化床按比例缩小后应用在小容量的工业锅炉不合理。流化床锅炉入炉煤粒径控制在 10～12 mm 仍较大，需多次循环燃烧才能燃尽。工业锅炉负荷较小，工业循环流化床锅炉的高度有限，最低循环速度下停留时间不到 4 s ，而停留时间不足会造成飞灰含碳量高，固体不完全燃烧损失增大，锅炉效率降低。
2影响循环硫化床锅炉运行负荷的常见因素
2.1料层厚度
循环流化床锅炉在实际运行期间，对料层厚度的控制很关键。如果料层厚度较大，就会使密相区的受热面扩大，增加了风机压头与能源消耗量，直接影响了锅炉燃烧的效率，严重的还会出现大量颗粒较大物料的沉积，危害锅炉运行的整体安全性。如果料层厚度较小，很容易使料层被吹穿，进而形成沟流，局部产生物料渣。在这种情况下，会导致密相区稳定性受到影响而降低。在炉渣所含碳量增长时，灰渣的热损失也会随之增多。
2.2送风量
一次送风的主要目的就是确保流化床物料的流化顺利，并为持续性燃烧提供必要的氧气。而二次送风的目的就是有效混合气体与固体颗粒，适当调整炉内物料的浓度，使燃烧氧气量充足。通常情况下，影响流化床锅炉最常见的因素就是一次风量，若超出正常的水平，其床温会明显降低，使脱硫效果受到不利影响。若一次风量未达标，则会影响物料的流化效果，结焦几率偏高，制约锅炉运转的效果。
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2.3给煤量
给煤量改变和锅炉的负荷存在直接关联，若负荷过大，要求对流化风增加以后对给煤量进行增加处理。在锅炉负荷下降的情况下，就需要将给煤量减少以后，对流化风进行减少处理。若给煤量超出规定要求，就会影响固体的燃烧效果，最终出现热损失的现象。这样一来，密相层的温度会随之提高，甚至有结焦的可能。若给煤量未满足标准要求，流化床床温以及出口烟的温度就会随之下降。此时，锅体的负荷也会呈现出降低的趋势。
2.4炉膛差压
通过对炉膛差压的观察能够使工作人员获得重要的信息，即炉膛内部的循环物料浓度、炉膛上部区物料浓度。通常情况下，受热面传热的能力主要受炉膛上部区物料浓度因素的影响。而对于炉膛差压而言，即锅炉炉膛的出口以及上部区压力之间存在的差异。所以，在炉膛的差压出现提高的情况下，锅炉内循环灰量即会随之提升。此时，循环物料与水冷壁热交换形成量明显提高，引起循环流化床锅炉负荷增加的现象。
2.5飞灰循环量
在循环流化床锅炉实际运行的过程中，飞灰循环量会使其床温与负荷发生变化。在飞灰循环量明显增加的情况下，锅炉内部的飞灰浓度就会提高，而床料和受热面传热的系数也会提高，导致锅炉负荷增加。在这种情况下，飞灰处于循环状态，很容易使其内部所含碳出现二次燃烧，固体的燃烧效率得以优化，热损失减少，一定程度上改善了锅炉运行的效果。
3实现循环流化床锅炉安全运行的路径
通过以上对循环硫化床锅炉运行期间对安全性产生影响因素的分析与研究，为不断优化其运行的经济效果，就必须综合考虑影响因素，科学合理地采取安全运行的改进措施，以增强运行效果。
3.1燃煤质量要达标
目前阶段，烟煤与中煤是最常使用的床料。而烟煤对煤矸石含量提出了较高的要求，此类煤炭燃烧状态下的发热量偏高，因而要强调锅炉的负荷状况，对给煤量进行调整，对床温加以控制，以免发生结焦与熄火的现象。在循环流化床锅炉实际使用的过程中，应系统检查给煤系统，确保床温处于850-950摄氏度之间，坚决不允许比750摄氏度低。另外，炉煤料的直径不应超过10毫米。
3.2严格控制一次风量与二次风量
循环流化床锅炉在运行期间，在调节床温的过程中需要借助一次风量，而调整空气系数需要利用二次风量，为此，要综合衡量冷态的实验数据和负荷情况，对一次风量与二次风量进行考虑。一旦负荷下降，一次风量始终比最低流化风量高，需要在调节期间严格控制引风量，避免锅炉处于正压的运行状态。通常情况下，总风量中的一次风量占比50-60%，二次风量占比为20-40%，而返料风和播煤风的比重为10%。
3.3对炉膛差压进行控制
对炉膛差压的控制要求适当调整循环灰量，若灰量不达标，需不断提高给煤量与二次风量，在增加物料循环量与水冷壁吸热量的基础上，实现锅炉负荷的不断提高。应将炉膛差压控制于0.3-6千帕范围内，若循环灰量相对较大，就会使锅炉燃烧情况受到影响，所以要在短时间内将其释放掉，以确保炉膛差压的稳定性。
3.4对料层厚度加以控制
要想有效减少料层的厚度，需要排放冷渣，但需要控制排放量。与此同时，对风室风压改变情况要进行有效地观察，以确保流化床中的物料流化更加稳定。并在排放以后封闭冷渣门。为从根本上规避冷渣管内部结渣或者是有冷风漏入的情况发生，可选择连续结渣的措施，并对料层的厚度进行必要控制。
结束语
循环流化床锅炉工作环节的开展，离不开其内部应用环节的优化，更离不开其管理环节等的协调，需要引起相关人员的重视。
参考文献：
[1]李斌.影响循环流化床锅炉安全稳定运行的因素及治理措施[J].科研，2016（11）：00041-00042.
[2]张永亮.循环流化床锅炉稳定运行研究[J].中国新技术新产品，2013（17）：149-149
论文作者:徐亚杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：流化床论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 风量论文; 负荷论文; 物料论文; 颗粒论文; 《电力设备》2019年第22期论文;