循环流化床锅炉燃烧控制系统优化

循环流化床锅炉燃烧控制系统优化

李佳玉

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心天津300304

摘要：循环流化床锅炉是电厂生产中要用到的重要设备,由于其高效、节能、污染低的优点,近些年发展应用的较快。但是其在使用过程中因为受到各种因素的影响,其燃烧效率没有完全发挥出来,在对其使用中,要对这些影响因素进行仔细分析研究,并进行有针对性的优化措施,只有这样才能将其节能优势充分发挥出来。

关键词：循环流化床；锅炉；燃烧优化

一、循环流化床锅炉工作原理

CFB锅炉燃烧系统中，煤仓中输送出来的燃煤首先被加工成一定粒度的煤粉粒，一部分通过给料机送到流化床的密相区进行燃烧，另一部分则进入稀相区继续燃烧。燃烧所需要的一次风从炉膛底部通过布风板送入，二次风从炉膛的侧墙部送入。炉膛四周会布置水冷壁，用于吸收燃料燃烧释放的热量。循环灰分离器将大量高温固体燃料从烟气中分离出来，通过返料装置连续稳定的送到炉膛内继续燃烧，使燃料和脱硫剂多次充分的发生化学反应，实现较高的燃烧效率和脱硫效率。燃料燃烧时产生的大量高温烟气依次经过热器、再热器、省煤器和空气预热器，最后通过尾部烟道进入除尘器进行除尘，由引风机通过烟囱排向大气中。

二、循环流化床锅炉的燃烧控制

（一）床温（料层温度）的控制

料层温度又被称为床温，指的是燃烧密相区内流化物料的温度，这个参数直接关系到锅炉能否安全稳定运行。测定床温的时候一般采用不锈钢套管热电偶作一次组件，将其布置在燃烧室密相层中，距离布风板200～500mm，插入炉墙深度维持在15mm～25mm之间，且数量必须大于等于2只。锅炉运行过程中不能忽视料层温度的监视，通常情况下需要将温度控制在850～950摄氏度，这是因为温度过低锅炉会出现灭火以及燃烧不稳等情况，并且这个温度区间也是最佳脱硫脱销温度，温度过高则容易出现高温结焦，造成锅炉出现停止运行的事故。所以物料层的温度不能低于800摄氏度，最高则不能超过970摄氏度。

（二）二次风压控制系统

二次风系统是CFB锅炉的重要系统。二次风压的大小会直接影响主汽压力、主汽温度等重要参数，也极大影响着机组运行的经济性为了在机组升降负荷过程中获得更好的动态性能，达到二次风机出力的灵活性。

（三）给煤量控制系统

给煤量系统是CFB锅炉的重要系统。给煤量的大小不仅直接影响锅炉的燃烧过程，造成床温和主蒸汽压力的波动，还会影响机组运行的经济性。

（四）炉膛负压控制方案

引风控制的目标是维持炉膛负压的稳定，炉膛负压的控制采用单回路控制方式，测量信号为炉膛出口负压信号，控制器的调整对象为引风机液偶执行器控制指令，控制算法为无辨识自适应控制。为使控制更加平稳，加入一、二次风量控制指令和燃烧量作为前馈信号，使控制系统可以提前动作应对负荷扰动。

（五）控制料层厚度

循环流化床有密相区和稀相区之分。料层厚度是指密相区内静止物料厚度，对同一煤种，一定的料层差压对应着一定的料层厚度。通常将风室与燃烧室上界面之间的差压值作为料层差压的监测数值，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。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。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，同时有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压控制在7000～8000Pa之间。料层差压通过炉底或炉侧边排渣来调整，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渣开始和终止的基准点。排渣的原则是少排、勤排，最好能连续少量排，一次排渣量太多，影响锅炉的稳定运行、出力和效率。

（六）控制返料温度

通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度就是常说的锅炉返料温度，控制返料温度可以起到调节料层温度的作用。返料器是循环流化床锅炉的一个主要部件。其工作的好坏直接影响着锅炉的安全、稳定、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温度，防止超温结焦，一般返料器处的温度最高不宜大于950℃，当返料器温度过高时，应及时查明原因并消除。温度过高的时候容易造成返料器结焦，特别是将无烟煤作为燃料的时候，无烟煤相比于普通煤更为难燃，而且存在燃料后燃的情况，如果不控制好温度，很容易出现结焦的情况。当温度太高时，加大返料风量并调整风煤配比、一二次风配比及煤质，同时需要检查返料器有没有堵塞的情况，如果有的话，需要及时进行清除，以达到保证返料器通畅的目的。

（七）针对循环流化锅炉运行参数的优化措施

由于循环流化床工作原理的特殊性,其对送风量的准确性要求比较高,这就给其上布置的测风传感器提出了更高的要求,对其进行定期标定是企业设备维护人员对设备进行定期维护时必做的一件事情。电厂在维护过程中对传感器的标定往往比较简单,造成其测量数据往往存在不小的误差,这大大降低了对锅炉送风的不稳定性。应该对送风量进行一次标定、二次标定、吸入锅炉总量进行标定,这有助于操作人员对传感器进行更准确的标定,更有效地提高锅炉的燃烧效率。

主蒸汽的温度也会对锅炉的生产效率产生很大的影响,其每升高10℃,将会增加煤耗万分之三,同时还会造成汽轮机出气口的湿度提高千分之七,不仅造成大量煤炭资源的白白浪费,还造成汽轮机腐蚀速度的大大增加。解决这个问题的最好办法是使用自动化的主蒸汽温度控制设备,它可以及时检测主蒸汽口的蒸汽温度,如果发现不正常可以及时进行调整。

排烟温度是衡量锅炉运行效率的重要指标,它可以直接反映锅炉煤料燃烧效率的高低和热交换是否充分。根据相关科学统计,排烟温度每提高5℃,锅炉的运行效率将降低千分之二,因此对排烟温度的控制是有效降低锅炉能耗的关键。可以通过增加锅炉的保温性,增加保温材料的厚度,并对密闭情况不好的接缝处,及时进行密闭处理。还应在锅炉定期维护期间,对换热设备上的结渣进行及时清理,保证其能达到良好的传热效果,还要合理控制送风中的含氧量,并定期对炉内进行吹灰处理。

（八）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，直到获得所需的出力。增负荷率一般控制在2%～5%/min。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，直到获得所需出力为止。降负荷时，给煤量和一、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%/min，但一般控制在5%～10%/min。

结论

运行循环流化床锅炉的时候，需要结合锅炉当时的负荷情况以及燃用煤质，对料层差压等多参数情况进行严格监控，然后不断结合实际情况调整风量、煤量以及返料量，保证锅炉运行过程中始终保持最佳运行效果，保证循环流化床锅炉的功效得到最大程度的发挥。

参考文献

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