影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析

影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析

杨珠锋

（山西启光发电有限公司031300）

摘要：影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析。任何一家电厂最终追求的是企业利润的最大化，同时还要满足国家日益提高的环保要求，如何使得机组既能安全经济长周期运行又能达到环保的要求，是每个电厂从事流化床锅炉运行值得研究的课题。

关键词:循环流化床锅炉；燃烧效率；影响因素

引言

循环流化床炉内的燃烧过程是一个极为复杂的过程，影响它的因素也还有很多。比如；附属设备的运行情况、热工测试的准确性、运行操作的正确性、锅炉防磨的可靠性等等，必须各个环节结合一起，才能控制循环流化床锅炉的燃烧，使循环流化床锅炉安全、经济、稳定、可靠的运行。

1、燃烧调整试验

循环流化床锅炉设计煤种的收到基低位发热量为11660J/kg，其主要成分质量分数分别为:碳30．6%，氢2．39%，氮0．62%，硫2．65%，全水分8%，灰分48．62%，挥发分40．08%。燃烧调整试验以循环流化床锅炉日常工况为基础，测定不同负荷、过量氧气、床层压差、炉膛料层床温等运行参数和煤质特性对燃烧热效率的影响，找出各因素相互影响的规律与趋势。由于该锅炉燃料来源广，热负荷波动较大，入炉煤质变化较大、粒度不太符合要求，致使风量调整受到一定限制。受分析条件限制，未进行燃料煤的粒度数据分析，对燃烧的调整和结果分析略有影响。

2、影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素

2.1循环流化床床温的影响

循环流化床床温的选择是从很多因素考虑的。许多人认为，840℃～890℃是比较理想的循环流化床(CFB)运行温度。这主要是基于下面几个原因:(1)在这个温度范围内下对于大多数煤种均可以获得良好的燃烧效率；(2)在这个温度范围内灰达不到熔点不会被熔化，从而减少了结渣的可能性；(3)烟气脱硫反应的最佳温度范围为850℃～900℃；(4)煤在这个温度范围内燃烧时，炉膛空气中的氮不易被的转化成为氮氧化物。

提高床层温度可缩短煤的燃尽时间，从而降低出分离器的细颗粒(煤灰)含碳量，减少其固体未完全燃烧的热损失。对于难燃烧的煤种，可适当考虑提高床层温度以保证燃烧稳定与减少热损失。

循环流化床锅炉之所以可以选择较低的的燃烧温度，一个原因是因为循环流化床锅炉炉膛、旋风分离器、回料阀的温度可以得到非常均匀的控制，煤在上述几个空间里进行燃烧时，其燃烧过程较大，这就保证了通过炉膛比较细小颗粒也能得到很好的燃尽。另一个原因是因为循环流化床锅炉的床温能够很容易地得到控制，不会因为锅炉运行时发生较小的炉温波动造成灭火与停炉。

实际上，如果只从利于燃料燃烧的角度来讲，提高循环流化床锅炉燃烧温度是非常有利的。因为从分离器分离出来的细颗粒是未燃烧的碳损失最主要来源，而这部分颗粒的燃烧过程主要是由动力控制，提高燃烧温度可有效提高反应速率，缩短燃尽时间。从而降低飞灰未完全燃烧损失。尤其是对贫煤和无烟煤等难燃煤种，提高燃烧温度会显著改进燃尽效果。

2.2总风量的影响

锅炉负荷一定时，供入炉膛的总风量和排烟氧量基本呈一定的对应关系。循环流化床锅炉的送风量的大小选择，即需要保证炉内床料能够正常的流化，更需要保证炉内的燃料能更加充分的燃烧。随着锅炉总风量的提高，气相区的氧气浓度会相应的提高，这就加快了氧气的传递速度和气固的反应速度，使煤颗粒在炉内相对停留、反应时间不变的情况下，最终结果体现为燃烧程度的提高、飞灰含碳量及CO排放浓度的降低。一般情况下，提高风量是有利于炉内燃烧的。但过分提高风量，对整个锅炉效率的提高则未必有利。

风量过高时，由于进入炉内的过量氧气增大会增加尾部排烟的热损失，反而会使得锅炉效率降低。同时风量增加烟气量也相应增加，风机电耗加大，且可能导致过热器超温。另外过高的风量也会使尾部烟气流速大于设计值，加剧炉内和尾部烟道受热面的磨损。并且，总风量特别是一次风量的多少，对于炉膛温度特别是密相区床温有重要影响。若风量过低，密相区过度缺氧燃烧，燃烧份额下降，不利于燃尽；但若风量过高，过多的风量(过剩氧量)会对床层起冷却作用从而降低密相区床温。同时，风量增加会增加物料的循环量，循环物料带走密相区大量的热量，同样会降低密相区床温，影响底渣燃尽。

2.3煤质对锅炉燃烧热效率的影响

要提高锅炉燃烧热效率，应尽可能采用高热值、高挥发分的煤种，并综合考虑煤价、运费、水分含量等因素，才能使运行方式更为合理。试验期间使用2种燃煤，一种煤，其热值偏低、挥发分含量稍高、灰分含量高；另一种煤，其热值高、挥发分和灰分含量低，接近无烟煤，非常难以燃尽，但相对第一种煤更接近锅炉设计的煤种。这2种煤均属于低反应能力的贫煤，尤其是第一种煤，加剧了对锅炉炉膛水冷壁的磨损。

燃煤的粒度分布对燃烧和传热也有很大的影响，但是受分析条件限制，本次试验没有进行粒度分析。某单位采用两级破碎系统，加之所用煤较杂，使得入炉煤的粒度不符合设计要求。从给煤机入口检查和锅炉排渣情况来看，入炉煤中存在很多细颗粒和粗颗粒，而中等粒径的煤粒较少。粗颗粒煤严重影响锅炉的正常流化和安全运行，而细颗粒煤在炉膛内停留时间较短，未燃尽就被带出炉膛，使煤灰中碳含量升高，而且还易出现炉膛水冷壁磨损严重等问题。后来，通过对输煤系统的筛分设备和破碎机的检修，尽量增多中等粒径的煤粒(严格控制入炉煤粒度Φ＜8mm)，从而使得锅炉燃烧热效率有一定提高。

2.4运行负荷对锅炉燃烧热效率的影响

煤灰可燃物含量随锅炉运行负荷升高而增大。某单位使用的煤种与锅炉原设计煤种相差较大，发热量较低，随着锅炉负荷升高，所用煤量超过锅炉的设计给煤量(满负荷时的给煤量是设计值的120%)，造成煤在炉膛内没有足够的空间充分燃烧。适当调整锅炉运行负荷，使之接近设计值，并选用较接近设计煤种的燃煤，可相应提高锅炉的燃烧热效率。

2.5煤灰中的碳含量对锅炉燃烧热效率的影响

影响锅炉燃烧热效率的主要因素有排烟热损失和固体未完全燃烧热损失，降低煤灰中碳含量可以减少固体未完全燃烧热损失。因此，加强旋风分离器的维护保养，提高旋风分离器的分离效率，使含碳量高的煤灰颗粒尽可能多地从煤灰中分离出来，并通过返料器返回炉膛进行二次燃烧，对提高锅炉燃烧热效率和经济运行具有重要意义。

结束语

(1)床压降降低时，炉膛内床存量下降，颗粒停留时间变短；同时，过渡区物料浓度明显下降，使得二次风穿透效果改善。因此，多数情况下呈现飞灰含碳量下降而底渣含碳量上升的趋势。

(2)床压降降低时，底渣质量份额增加，固体未完全燃烧损失随床压降呈现非单调变化的趋势。

(3)对于本文的锅炉对象，在一定的床压降条件下，给煤粒度变细对燃烧存在不利影响。CFB锅炉流态优化过程中，当合理的控制给煤粒度并使得床压降在一定范围内下降时，可使得燃烧效率基本保持不变或略有升高。

参考文献

[1]王元胜,田兴岩.浅析影响循环流化床锅炉燃烧脱硫的因素[J].黑龙江科技信息,2007(19):49.

[2]由俊坤.循环流化床锅炉炉内传热特性研究[D].华北电力大学（河北）,2007.

[3]刘晓峰,亓海军,化林平.浅析影响循环流化床锅炉脱硫效率的因素[A].上海市石油学会.以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C].上海市石油学会:,2005:4.

[4]刘艳霞,吕俊复,张守玉,张建胜,刘青,岳光溪,于龙,张彦军,杨仲明,姜义道.循环流化床锅炉给煤位置及其对燃烧效率的影响[J].电站系统工程,2004(04):1-4.

[5]申莉,刘德昌,张世红,郭强.影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析及改善措施[J].动力工程,2002(06):2054-2058.