摘要：在循环流化床运行的过程中，锅炉床温控制是重点需要做好的工作。但影响循环流化床锅炉床温的因素有多种，其中可调因素主要有给煤量、风量和氧量等。其中，给煤量是影响床温的最直接的因素。本文分析给煤量、风量、床高及循环灰量等对床温的影响及其调整方式，以保证床温被控制在允许的正常变动范围内。
关键词：循环流化床；床温；控制
1 引言
作为高效、低污染的清洁燃烧锅炉，循环流化床锅炉的床温控制相对复杂。然而，只有保持循环流化床锅炉的床温稳定，才能确保锅炉的安全运行。循环流化床床温直接影响锅炉运行中的脱硫效率及NOx的排放量，一般床温控制在850℃左右，这个温度是实现炉内脱硫的最佳温度，此时NOx的产生量也比较小。床温过低，不但使锅炉效率下降，而且使锅炉运行不稳定，容易灭火；床温过高会使炉内脱硫效率下降，NOx的产生量大大增加，同时容易造成炉膛料床结渣。在床温控制方面，循环流化床锅炉有着相应的控制策略。因此，有必要对循环流化床锅炉床温控制策略优化问题进行研究，以便更好的在工业生产中进行循环流化床锅炉的应用。
2 影响床温变化的因素
影响床温的因素很多，主要是负荷、煤质、给煤量、风量、床层高度等。运行中不可避免地存在各种扰动，如负荷升降、煤质变化、给煤量和风量变化、排渣不畅等，都会造成床温变化，需要运行人员根据床温的调节规律进行正确判断并调整。
影响床温的可调因素包括给煤量、一次风量、二次风量、炉底排渣量等，但最重要的是给煤量和一次风量。运行中调整给煤量的同时一定要注意调整风量，一般在加煤时要增加合适的风量，减煤时要减少适当的风量。但循环流化床锅炉是一个热惯性很大、炉内气固运动非常复杂的系统，床温变化异常复杂，床温低时加煤可能使床温更低甚至发生灭火或爆燃，床温高时减煤也不能使床温立即下降，另外增加一次风量也不一定能使床温下降，床层高度增加床温也不一定上升，所以必须深入研究给煤量、风量、床高、出口氧量等对床温的影响，了解循环流化床床温的运行特性，一定要从定性的理论分析曲线落实到定量的细致调节上才能维持床温的稳定。
3 给煤与床温
给煤是影响床温最主要、最直接的因素之一，滞后性是给煤调节床温的最大特点，增加了床温调节的难度。开始投煤时，由于床温较低，投煤以后煤达到着火点所需的时间较长。开始煤的吸热量大于放热量，导致床温继续下降；同时床层高度不断增厚，流化速度降低，煤刚投进去以后基本都漂浮在床层上部，与热床料混合较差，煤的吸热与放热失去平衡，吸热量大于放热量，使床温没有明显改变；一段时间后由于积煤较多，发生了爆燃，床温迅速上升；在开始阶段停止增煤以后，由于积煤较多，经过一段时间床温到达最大值，之后由于床料中可燃物消耗较多，可燃物浓度下降不足以维持床温，床温又下降很多，需加煤以维持床温，此时床温已处于正常水平，投入的煤不容易积存，所需的给煤量虽大，但床温控制的难度较床温低时容易些。
运行实践表明，启动中或床温低于正常床温时，由于床温较低，给煤调节床温的延迟时间较长，不宜长时间给煤，容易造成床温较大波动，并且床温越低于正常床温水平，这种延迟现象越明显，建议采用脉动给煤方式，以较小给煤量在左右两侧对称给煤，然后根据床温变化情况决定给煤方式和给煤量，直到恢复正常床温。加煤时还要增加适当的风量，但一定要勤调微量，使床温在小范围内变化。如果此时床下油枪已投入，由于温度较高，炉底一次风体积成倍膨胀，会使流化风速提高，在这种情况下应尽可能使用较小的流化风量以减小一次风对床温的影响，保证床温升温速率。
在正常床温时加煤，炉内热容量很大，加煤后很快燃烧放热，床温对给煤的延迟时间大为缩短。给煤量增加后约1min床温开始上升并到达峰值，之后随着炉内可燃物的减少床温相对于峰值总是有所下降。对比了许多不同工况，发现一般从开始加煤经1-4min床温开始上升，并且给煤增量越大床温波动也越大。
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给煤使循环流化床床温难于调节的另一个主要原因是循环流化床是一个大热惯性系统，因为炉内的热床料很多，热容量很大，即使给煤减少，床温也未迅速下降。
除给煤时机、给煤方式、给煤速率，燃料性质也会对床温造成影响。煤质发生变化，给煤量也要发生相应变化。煤种突然变好，这时氧量值降低，汽温汽压有上升趋势，此时表示给煤过大，应减少给煤以稳定床温。运行中给煤粒度比设计值偏小，粒度较小的煤集中给入炉内容易被烟气带入稀相区，造成密相区燃烧份额减小引起床温降低，此时氧量无明显变化，应减小一次风量增加二次风量以维持床温及氧量值。
4 一次风与床温
一次风是另一个影响床温的重要因素。循环流化床中的一次风有2个作用，一是作为流化用风；二是作为燃烧用风!。相应地一次风对床温的影响也有2个方面：风量大，烟气从密相区带走的热量也多，造成床温下降；风量大，气固紊合更加剧烈，提供给碳粒燃烧的氧量上升，燃烧放热量增加造成床温上升。这是2个相反的趋势。同样一次风量不足对床温的影响也有2个方面：特别是煤多风少时，燃烧不良，密相区燃烧放热降低造成床温下降，如果此时误判为缺煤而继续加大给煤，会使床温进一步下降。
风量的调节通常随给煤量的变化而变化，风煤配比在运行调节中非常重要，一定的给煤量总需要提供合适的风量。从整体上看，一次风量与给煤量的变化趋势大致相近，加煤时需先加风，减煤时需后减风，此时一次风对调节床温的作用表现不明显。当给煤量维持基本不变，床温处于780-900℃时，大量运行工况研究表明：一次风增加床温下降，一次风减少床温上升。此时一次风对床温的调节作用较明显。
给煤和流化风是影响床温的重要因素，当锅炉负荷和给煤量较稳定时，床温可用流化风量的增减控制，但流化风的调整力度有限，当床温过高、过低及需要较大范围变化时，则通过调整给煤量来控制。
5 床高与床温
来自一些小容量循环流化床锅炉的运行数据表明，可通过降低床高来维持床温在较高水平；但也存在相反的运行数据表明，床层高度增加床温上升了，说明大容量机组与小型循环流化床锅炉在运行上存在一定的差异。
床料增加在提高床层蓄热能力的同时也使料层阻力增加，密相区的流化风量减小，由流化风带入悬浮空间的颗粒减少，悬浮空间颗粒浓度降低，密相区和稀相区均处于欠氧燃烧状态，碳的燃尽率有所下降以致燃烧放热降低。流化风量增加后，密相区气固紊合加剧，悬浮空间颗粒浓度上升，燃烧放热均上升。所以床层高度变化时，还需相应调整流化风量以保证床温的稳定。一般是床层增高，增加风量；床层降低，减小风量。
6 循环灰量与床温
循环流化床锅炉运行时，其单位时间内循环灰量可高达单位时间内燃煤量的20-40倍。由于灰的热容比烟气的热容大得多，因此这股循环灰对燃烧室下部的温度平衡有很大的影响。煤粒燃烧产生的热量由烟气和循环灰共同带走。循环倍率的下降可以使理论燃烧温度上升。另外循环物料的回送温度增加时，如果其他参数不变，则根据床内热量平衡，床层温度会提高，为保证床层温度维持一定值，此时应提高循环倍率。
循环流化床锅炉循环灰料流量大小是维持床温和保证锅炉负荷的重要因素，也是锅炉设计运行中必须控制的一个重要参数。目前一般采取床内布置受热面和布置外置式流化床换热器两大类型。这两种方案的床温控制模式不一样。第一种方案主要靠调节返料量来调节床内固体颗粒浓度，以改变水冷壁的换热系数，从而改变床内的吸热量来改变床温。第二种方案则调节进入流化床换热器和直接返回燃烧室的固体物料的比例即可。
7 结论
床温控制是循环流化床锅炉所特有的，也是其运行比较重要的控制过程。影响循环流化床床温的因素包括煤量、风量、氧量、床高、循环灰量等等。本文比较全面的分析论述了循环流化床锅炉影响床温的各种因素及其调整方式。这对于循环流化床锅炉调试及运行调整，床温控制系统的分析与设计有一定的借鉴意义。
论文作者:周文武
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：风量论文; 流化床论文; 锅炉论文; 因素论文; 温度论文; 热量论文; 氧量论文; 《基层建设》2019年第19期论文;