循環(huán)流化床鍋爐降床溫試驗研究

張永剛

摘要：通過實際操作證明，已經(jīng)進(jìn)行使用的大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐有著床溫過高的現(xiàn)象，這不僅使其更難以滿足環(huán)境指標(biāo)（例如二氧化硫和氮氧化物的排放量），而且還很容易造成安全隱患（例如爐膛床面結(jié)焦）。所以，本文在考慮了操作安全性和環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上，研究了料層壓力，運(yùn)行中的氧量，一次風(fēng)量，二次風(fēng)量，氧量和Ca/S爐內(nèi)脫硫等方面的運(yùn)行參數(shù)與床溫之間的關(guān)系，并制定了運(yùn)行參數(shù)的適當(dāng)運(yùn)行范圍，以供運(yùn)行員參考。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;床溫;試驗

引言

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，床溫一方面會直接影響鍋爐的脫硫效果，另一方面還會影響鍋爐的安全性，經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。如果料層溫度變得較低，燃料將會不燃燒完全的燃燒的使用效率，并降低鍋爐的經(jīng)濟(jì)性;如果床層溫度變得較溫度更適合于達(dá)到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫摩爾比），并增加了積炭的危險，溫度更適合于達(dá)到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫比），并增加了積炭的危險，溫度更適合于達(dá)到相同的脫硫效率，并大大增加鈣硫摩爾比），并增加了積炭的風(fēng)險，無法導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

現(xiàn)如今，火力發(fā)電廠對污染物的排放要求越來越嚴(yán)格，確保鍋爐床溫的適當(dāng)工作溫度對于設(shè)備的安全，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的操作至關(guān)重要。通過研究得到，料床溫度較高或很高的循環(huán)流化床鍋爐存在的百分比并不小。如果料床溫度過高，設(shè)備的承載能力將會降低，這將影響鍋爐設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。與同類鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率要低得多，原始氮氧化物的釋放量要多出約30%。料層厚度，運(yùn)行中的氧量，一次風(fēng)量，二次風(fēng)量，總風(fēng)量和Ca/S爐內(nèi)脫硫等方面的運(yùn)行參數(shù)對鍋爐床溫的影響。

1降床溫試驗研究

在正常狀況下，影響床溫的因素主要包括料層壓力，運(yùn)行中的氧量，一次風(fēng)量，二次風(fēng)量，總風(fēng)量和Ca/S爐內(nèi)脫硫等。煤的類型和顆粒度也對床溫度有一定的影響。實際操作來看，煤的成分（特別是灰分）對床的溫度影響最大。然而，由于燃料成本，大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐難以更換燃料類型。所以，從燃燒控制的角度出發(fā)，本文著重于從降低床層溫度的實驗研究。主要的調(diào)節(jié)項目有：床層壓力，運(yùn)行中的氧量，一次風(fēng)量，二次風(fēng)量，總風(fēng)量和Ca/S爐內(nèi)脫硫等。

1.1床層壓力對鍋爐運(yùn)行床溫的影響

在運(yùn)行中實驗結(jié)果表明，合理增加床層壓力將有助于降低料床溫度。這是由于爐子中固體物質(zhì)總量的增加，以及煙道氣（含灰分）到爐子加熱表面對水冷壁的熱傳遞系數(shù)的增加，這增加了水冷壁吸收熱量的能力并降低了床溫。然而，床層壓力的增加對于鍋爐的運(yùn)行既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是增加了煤顆粒在爐中的停留時間，這對燃料的完全燃燒有積極作用，減少了由于不完全固體燃燒引起的熱量的流失，增加了鍋爐的燃燒效率;缺點(diǎn)是一次風(fēng)壓增加，增加了風(fēng)機(jī)的功耗。最后，二次風(fēng)率的背壓增加，這導(dǎo)致二次空氣的滲透性降低，容易導(dǎo)致爐子中心的氧氣缺乏，并且增加了燃燒完全燃料的難度。

1.2運(yùn)行氧量對鍋爐運(yùn)行床溫的影響

工作氧氣的量（空氣系數(shù)過高）對料床溫度（特別是低床溫）有重要影響。如果氧含量太低，則無氧的密相區(qū)域會較低的燃燒，燃燒速率低，很難導(dǎo)致燃盡，易于導(dǎo)致床溫降低;如果氧氣含量過高，過多的空氣會冷卻床溫，并導(dǎo)致下部床的溫度降低。而且，空氣量的增加導(dǎo)致循環(huán)物質(zhì)的量增加，循環(huán)材料從爐底提取大量熱量，這也降低了操作爐底的溫度，并會影響爐底渣的燃燒。

1.3一次風(fēng)量對鍋爐運(yùn)行床溫的影響

在循環(huán)流化床鍋爐中，一次風(fēng)量應(yīng)保持床料的自然流化，并確保在密相區(qū)域中燃燒所需的氧氣量，但是，為了確保鍋爐運(yùn)行的安全性，一次風(fēng)量的設(shè)定范圍受到限制。分析假設(shè)隨著初始空氣量的增加，由于密相區(qū)域燃燒率的提升，料層溫度不會明顯降低，如果空氣量繼續(xù)增加，則一次風(fēng)量的增加會在冷卻床料中起作用，并且料層的溫度將會持續(xù)降低。另外，在致密級區(qū)域中，一次風(fēng)量的增加和密相區(qū)的增加不利于水冷壁的傳熱，因此，從運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效率的角度出發(fā)，必須充分考慮一次風(fēng)量的合理運(yùn)行范圍。

1.4二次風(fēng)量對鍋爐運(yùn)行床溫的影響

循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)量為燃料所需化學(xué)計量值的40%至50%，并且該范圍是低氧范圍。二次風(fēng)量用作助燃空氣，以確保燃燒部分的適當(dāng)分布，并實現(xiàn)在密相區(qū)域上的爐床溫度的均勻分布，另外，二次風(fēng)量具有梯度燃燒的功能，伴隨燃燒的發(fā)生，會分層補(bǔ)充燃燒空氣，以確保燃燒區(qū)域中所需要的氧氣量。

1.5總風(fēng)量對鍋爐運(yùn)行床溫的影響

在正常狀態(tài)下，增加風(fēng)量有利于爐子的燃燒，然而過度增加風(fēng)量，可能不利于提高鍋爐的整體使用效率。隨著空氣量的增加，氧氣濃度也在增加，這加快了氧氣的傳播效率和固體氣體間的反應(yīng)速度。其特點(diǎn)是燃燒程度增加，粉煤灰的碳含量降低，一氧化碳的排放量變低。如果風(fēng)量太大，導(dǎo)致燃料燃燒中的過量氧氣的積極作用小于增加最終廢氣排放的熱量損失的不利影響，從而降低了鍋爐的熱效率。

總風(fēng)量，特別是一次風(fēng)量，對爐溫，尤其是密相區(qū)域中的床溫具有顯著的影響。如果風(fēng)量太小，則具有密相而無氧氣的區(qū)域會難以適度燃燒，燃燒率會變低，不會導(dǎo)致燃盡;反之，如果風(fēng)量太大，則過量的風(fēng)量會使床冷卻并降低致密級區(qū)域中的床溫。并且，空氣量的增加會導(dǎo)致物料循環(huán)的增加，包括內(nèi)部和外部的循環(huán)，循環(huán)材料從密相區(qū)提取大量的熱量，這也降低了密相底部區(qū)域的溫度，并影響底部爐渣的燃燒程度。

1.6爐內(nèi)脫硫Ca/S對床溫的影響

循環(huán)流化床鍋爐的脫硫過程包含有需要吸收熱量的石灰石的燃燒反應(yīng)，然而，氧化鈣和二氧化硫的反應(yīng)是會產(chǎn)的熱量的，因此不同的Ca/S對床溫也會有一定影響。

2結(jié)束語

如果其它數(shù)據(jù)基本保持不變，則床層壓力，運(yùn)行中的氧量，一次風(fēng)量，二次風(fēng)量，總風(fēng)量和Ca/S爐內(nèi)硫的去除都會有著很大的可能影響循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行床溫。研究結(jié)果說明，根據(jù)床層壓力壓，運(yùn)行氧氣量，一次風(fēng)量和Ca/S爐內(nèi)硫的去除量的增多，床溫在逐漸降低。其中，運(yùn)行中的氧量和一次風(fēng)量對料床溫度有很大的影響。

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（作者單位：呼倫貝爾安泰熱電有限責(zé)任公司滿洲里熱電廠）