【锅炉技术】干货|循环流化床床温控制！

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精彩回顾

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今日精彩

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前言

循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品。自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。而目前有关循环流化床锅炉操作运行方面的资料还较少，笔者根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，对循环流化床锅炉运行参数的控制与调整作了一下简述，希望能对锅炉运行人员有所启发。

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1 循环流化床锅炉总体结构

循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

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2 循环流化床锅炉燃烧及传热特性

循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。

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3 循环流化床锅炉主要热工参数的控制与调整

3.1 料层温度

料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。在锅炉运行中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量，使料层温度降低；如料层温度低于80 0℃时，应首先检查是否有断煤现象，并适当增加给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一但料层温度低于700℃，应做压火处理，需待查明温度降低原因并排除后再启动。锅炉圈【 ID：cfb12315】分享锅炉知识，笑傲技术江湖！电厂锅炉运行必备公众号，运行调整、现象分析、事故处理、技术资料，一网打尽！

3.2 返料温度

返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度 20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。在锅炉运行中必须密切监视返料温度，温度过高有可能造成返料器内结焦，特别是在燃用较难燃的无烟煤时，因为存在燃料后燃的情况，温度控制不好极易发生结焦，运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。返料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节，如温度过高，可适当减少给煤量并加大返料风量，同时检查返料器有无堵塞，及时清除，保证返料器的通畅。
3.3 料层差压

料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运行都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。料层的厚度(即料层差压)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。用户在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排放底料开始和终止的基准点。

3.4 炉膛差压

炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求，来调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500-2000Pa之间。用户根据燃用煤种的灰份和粒度设定一个炉膛差压的上限和下限作为开始和终止循环物料排放的基准点。

此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需要特别注意。

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4 需要特别说明的几个问题

4.1 返料量

控制返料量是循环流化床锅炉运行操作时不同于常规锅炉之处，根据前面提到的循环流化床锅炉燃烧及传热的特性，返料量对循环流化床锅炉的燃烧起着举足轻重的作用，因为在炉膛里，返料灰实质上是一种热载体，它将燃烧室里的热量带到炉膛上部，使炉膛内的温度场分布均匀，并通过多种传热方式与水冷壁进行换热，因此有较高的传热系数，(其传热效率约为煤粉炉的4-6倍)通过调整返料量可以控制料层温度和炉膛差压并进一步调节锅炉负荷。锅炉圈【 ID：cfb12315】分享锅炉知识，笑傲技术江湖！电厂锅炉运行必备公众号，运行调整、现象分析、事故处理、技术资料，一网打尽！

另一方面，返料量的多少与锅炉分离装置的分离效率有着直接的关系，也就是说，分离器的分离效率越高，分离出的烟气中的灰量就越大，从而锅炉对负荷的调节富裕量就越大，操作运行相对就容易一些。

4.2 风量的调整

在锅炉运行过程中，许多用户往往只靠风门开度的大小来调节风量，但对于循环流化床锅炉来说，其对风量的控制就要求比较准确。

对风量的调整原则是在一次风量满足流化的前提下，相应地调整二次风和三次风量。因为一次风量的大小直接关系到流化质量的好坏，循环流化床锅炉在运行前都要进行冷态试验，并作出在不同料层厚度(料层差压)下的临界流化风量曲线，在运行时以此作为风量调整的下限，如果风量低于此值，料层就可能流化不好，时间稍长就会发生结焦。对二次风量的调整主要是依据烟气中的含氧量多少，通常以过热器后的氧量为准，一般控制在3-5%左右，如含氧量过高，说明风量过大，会增加锅炉的排烟热损失q2；如过小又会引起燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失q 3和机械不完全燃烧损失q 4。如果在运行中总风量不够，应逐渐加大鼓引风量，满足燃烧要求，并不断调节一二三次风量，使锅炉达到最佳的经济运行指标。

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总结

笔者认为，以上参数对循环流化床锅炉安全稳定运行是非常关键的。在运行中还要结合所燃 用煤 质及当时负荷的情况，严格监控料层差压、温度、炉膛差压和返料温度，通过不断调整给煤量、风量及返料量，使锅炉达到最佳的运行效果，最大限度的发挥循环流化床锅炉高。
循环流化床锅炉床温低的原因
由于循环流化床锅炉的操作运行与其它炉型不同，运行中除了按《运行规程》对锅炉水位、汽压、汽温进行监视和调整外，还必须对锅炉的燃烧进行调整。
（1）床温的控制：
运行应加强床温监视，炉温过高时结焦，过低时息火，一般控制在850℃-950℃左右，如烧无烟煤，为使燃料燃烧完全，可提高炉温，控制在950-1050℃（应低于煤的变形温度100-200℃）最低不低于800℃，否则很难维持稳定运行，一旦断煤很容易造成灭火。烧烟煤时炉温控制在900-950℃，如烧高硫烟煤需进行炉内脱硫，床温控制在850-870℃，最多不超过900℃，否则降低石灰石的利用率，当炉温升高时，开大一次风门。炉温低时，关一次风门，超过1000℃时，停煤、加风；低于800℃时，应加煤减风。但风量最小也要保持最低流化状态。若温度继续下降，立即停炉，查明原因再启动。炉温的控制是调整一次风量、给煤量和循环灰量来实现的。常规下主要调整给煤量。
流化床温高或床温低引起的原因和控制方法：
1、床温升高一般由下列因素引起
A、煤质变好，热值升高，烟气氧量降低（一般控制过热器后正常运行时烟气含氧量3-5%），表明煤量过多，应减少给煤量。
B、粒度较大的煤，集中给入炉内，造成密相区燃烧份额增加，引起床温升高。从含氧量看不出变化，用增加一次风量，减少二次风量的方法，控制床温。
C、由于没有及时放渣，料层加厚，造成一次风量减少引起床温升高。应及时放渣保持料层厚度在一定范围内。
2、床温降低一般由下列原因引起：
A、煤质差、热值降低，烟气氧量增加，应增加给煤提升床温。
B、燃料粒度小。煤仓一部分较小的煤集中给入炉内，细煤粒在密相区停留时间较短造成密相区燃烧份额减少，而床温降低，正确的调整应减少一次风量，增加二次风量，不应增加煤量，以免引起炉膛上部空间燃烧份额增多，造成返料器超温结焦。
C、氧量指标不变，床温缓慢降低，而且整个燃烧系统都在降低，锅炉负荷不变。这是由于循环物料增多，增加了受热面积的换热系数，造成炉温降低，应放掉一些循环灰，使炉温回升。
（2）料层厚度的控制
循环流化床没有鼓泡床那样明显的流化层界面，但仍有密相区和稀相区之分，料层厚度是指密相区内静止料层厚度，对同一煤种，一定的料层差压对应着一定的料层厚度。料层薄，对锅炉稳定运行不利，因炉料的保有量少，入出的炉渣可燃物含量也高。若料层太厚，增加了料层阻力，虽然锅炉运行稳定，炉渣可燃物含量低，但增加了风机的电耗。所以为了经济运行，料层差压控制在7000-8000Pa之间。运行中料层差压超过此值时可以通过放炉渣来调整，放渣的原则是少放、勤放，最好能连续少量放，一次放渣量太多，影响锅炉的稳定运行、出力和效率。
（3）炉膛（悬浮段）物料浓度的控制
循环流化床与沸腾床明显的区别在于悬浮段物料浓度不同两者相差到几十倍到几百倍。循环流化床锅炉出力大小，主要是由悬浮段物料浓度所决定。对同一煤种一定的物料浓度，对应着一定的出力。对于不同煤种，同样出力下，挥发份高的煤比挥发份低的煤物料浓度低。一定的物料浓度，对应着一定炉膛差压值，控制炉膛差压值应可以控制锅炉的出力，正常运行中炉膛差压值维持在700-900Pa，若差值太大，通过放循环灰来调整，放灰原则少放、勤放。
（4）二次风的投入和调整二次风的原则
一次风控制炉温，二次风控制总风量。约在60%负荷时开始投入二次风，在一次风满足炉温需要的前提下，当总风量不足时（过热器后氧气含量低于3-5%时）可逐渐开启二次风，随着锅炉负荷的增加，二次风量逐渐增大。锅炉圈【 ID：cfb12315】分享锅炉知识，笑傲技术江湖！电厂锅炉运行必备公众号，运行调整、现象分析、事故处理、技术资料，一网打尽！
（5）运行中最低运行风量的控制
最低运行风量是保证和限制流化床低负荷运行的下限风量，风量过低不能保证正常流化，造成炉床结焦。在冷炉点火时，应使一次风量较快的超过最低风量，以免引起低温结焦。低负荷运行时，不能低于最低运行风量，一般情况下，最低运行风量可在冷态实验时确定，一般以风门的开度来标定。
（6）返料器的控制
返料器是循环流化床锅炉的一个主要部件。它工作的好坏直接影响着锅炉的经济运行，首先要保证返料器有稳定流化气源，启动时调整好返料器的流化风量。在运行中，要加强监视和控制返料器床温，防止超温结焦，一般返料器处的床温最高不宜大于950℃，当返料器床温过高时，应减少给煤量和负荷，查明原因后消除。
（7）锅炉出力的调整
当增加负荷时，应当先少量增加一次风量和二次风量，再少量加煤，如此反复调节，直到所需的出力。增负荷率一般控制在2%-5%/分之间。当减负荷时，应先减少给煤量，再适当减少一次风量和二次风量，并慢慢放掉一部分循环灰，以降低炉膛差压，如此反复操作。直到所需出力为止。降负荷时，由于给煤量、一、二次风量可以很快减少，循环灰可以很快放掉，在紧急情况下，减负荷率可达到20%/分，但一般控制在5-10%/分。
（8）锅炉压火和再启动
锅炉需要暂时停炉运行时，可以进行压火操作。具体操作步骤如下：
1、加大给煤量，使炉温升高到930-950℃后停止给煤，待炉温有下降趋势时，迅速关闭一次风门，立即停一次、二次风机和引风机，迅速关闭各风机调节风门及其他风门，同时关闭返料风门，放掉循环灰。
2、需要长时间压火时，风机停运后，应迅速打开炉门均匀地加一层约10-30mm厚的烟煤，并关炉门、看火孔以防冷风窜入炉膛，使料层热量散失。压火时间可达24小时。压火时间长短取决于静止料层温度降低的速度。料层较厚，压火前炉温较高压火时间就长。只要料层温度不低于600℃，就比较容易启动，如需要延长压火时间，炉温不低于600℃之前将炉子启动一次，使料层温度升起来，然后再压火即可。
3、锅炉压火状态的再启动
启动前打开炉门，观察煤层的燃烧和床料底火情况。当煤量过多时，可扒出一部分，再加少量烟煤搅拌均匀。当上层已烧乏，炉温又较低时，可少量加烟煤，并搅拌均匀。稍停3-5分钟后，可启动引风机、一次风机、调整风量至点火风量。当床温达到800℃时，启动给煤机，逐渐加大给煤量，通过调整煤量和一次风量控制床温，随后将返料器投入。在20-30%负荷时运行一段，然后根据需要升负荷。
（9）正常停炉
先停止给煤，待床温下降至550℃以下时，依次停止二次风机、一次风机、引风机放掉返料灰即可。