CFB鍋爐乃循環(huán)流化床鍋爐之簡稱，以燃料適用性強、燃燒效率高、NOx排放量低、負荷調節(jié)范圍廣等諸多優(yōu)點，成為電廠電力生產(chǎn)過程中的首選鍋爐類型。但在CFB鍋爐的運行實踐過程中，受人員操作、運行環(huán)境、設備性能、運行機理等諸多因素的影響，易產(chǎn)生受熱面磨損嚴重、排渣不暢、飛灰含碳量高、煙氣SO2波動大等問題，不僅會影響鍋爐燃燒效率，還會增加污染物排放，甚至產(chǎn)生安全事故。因此，以鍋爐的安全可靠運行以及污染物的排放達標為基礎，根據(jù)CFB鍋爐的工作原理和運行規(guī)律，對鍋爐燃燒進行控制，提高鍋爐燃燒效率，使鍋爐各項參數(shù)達到最優(yōu)化，對于發(fā)電廠而言具有重要的社會意義和經(jīng)濟意義。本文結合實際工作經(jīng)驗，針對影響鍋爐燃燒效率的主要因素，從溫度、風量、返料量等方面提出CFB鍋爐的燃燒控制具體方法，可為CFB鍋爐運行實踐提供重要參考。

1 關鍵參數(shù)控制

溫度是影響CFB鍋爐燃燒效率的關鍵參數(shù)之一，主要包括料層溫度和返料溫度兩個方面控制。

1.1 料層溫度

料層溫度直接決定著脫硫效率及石灰石利用率。若燃燒溫度較低，石灰石煅燒速度減慢，可供反應的表面積減少，將降低脫硫反應速率，難以實現(xiàn)有效脫硫;若燃燒溫度過低，脫硫反應幾乎無法進行，導致低溫結焦及滅火;若燃燒溫度過高，反應速率雖然較高，但脫硫效率反而降低，容易產(chǎn)生流化床體結焦停爐事故。這就意味著控制好脫硫反應溫度是提高脫硫效率的基本前提。因此，通過對CFB鍋爐運行過程中料層溫度的監(jiān)控和調整，將脫硫反應溫度控制在合理范圍內，是提高CFB鍋爐燃燒效率的有效途徑。結合大量CFB鍋爐運行實踐，綜合考慮石灰石品種、粒徑、煅燒條件等因素，最佳的脫硫反應溫度為850℃～900℃，需以此為參照動態(tài)控制料層溫度。

例如，若料層溫度超過950℃，應通過給煤量和返料量的減少，以及一次風量的增加來降低料層溫度;若料層溫度低于800℃，在確保非斷煤問題的前提下，通過給煤量和返料量的增加，以及一次風量的減少來升高料層溫度;若料層溫度低于700℃，需做壓火處理，在探明溫度降低原因及排除相關故障后重新啟動即可。

1.2 返料溫度

返料溫度的理想值是比料層溫度高20℃～30℃，不僅可以保證CFB鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，還可以對燃燒過程起到調節(jié)作用。CFB鍋爐運行時，需實時監(jiān)視返料溫度，防止因為返料溫度過高而產(chǎn)生結焦問題，盡量將返料溫度控制在1000℃內。返料溫度的控制方法與料層溫度類似，可以通過給煤量及返料風量的調節(jié)來實現(xiàn)。例如，返料溫度過高，可通過給煤量的減少及返料風量的增加來調節(jié)，并對返料器通暢情況進行檢查。

上述對料層溫度和返料溫度的有效控制，是以二者溫度值的實時、動態(tài)、精準監(jiān)測為基礎的。因此，合理布設和選擇溫度測量元件尤為關鍵。一般而言，應在CFB鍋爐爐膛燃燒室內的密相區(qū)分層布置多支熱電偶，并選用耐磨、防堵、易維護、穩(wěn)定性 好、靈敏性高的檢測元件。

2 風量控制

CFB鍋爐床溫密切關聯(lián)著脫硫效果及NOx排放濃度，通過床溫的合理控制，不僅可以避免結焦問題，還可以提高燃燒效率。床溫受諸多因素的影響，主要有燃料量、風量、石灰石量等。若通過燃料量的增減來調節(jié)床溫，易引起鍋爐主蒸汽壓力的波動;而若通過石灰石量的增減來調節(jié)床溫，又會增加污染物排放，同時產(chǎn)生床壓波動。這時唯有通過風量控制來實現(xiàn)床溫的有效調節(jié)。

風量控制主要涉及一次風量控制和二次風量控制兩方面的內容，且基于CFB鍋爐燃燒效率的提高需求，對風量控制的精準性提出了更高的要求。一般風量控制的原則是在一次風量滿足流化的前提下，相應地對二次風量進行調節(jié)，因為一次風量大小密切關系著流化的質量。CFB鍋爐運行時，一次風量控制一般以不同料層厚度下的臨界流化風量曲線為下限，若風量低于此值，流化質量不理想，容易產(chǎn)生結焦問題。二次風量控制主要以煙氣中的含氧量為依據(jù)，應將含氧量控制在3%～5%。若含氧量過高，則風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失;若含氧量過小，又會產(chǎn)生不完全燃燒損失。在CFB鍋爐運行過程中，如果總風量不夠，應適當增加鼓引風量，并對一、二次風量進行調整，合理控制一、二次風量的比例，盡量維持在5∶5或6∶4，避免一次風量低于二次風量，進而保證爐膛內流化的順利進行，實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟運行和優(yōu)化燃燒。

目前的風量控制系統(tǒng)就是基于上述原理實現(xiàn)的。如圖1所示，總風量指令經(jīng)過一、二次風量配比后由鍋爐床溫修正。蒸汽流量函數(shù)生成氧量指令，并經(jīng)氧量調節(jié)器修正，分兩路輸出上、下二次風指令。以遠程控制的方式實現(xiàn)對CFB鍋爐煤量、風量的調整和控制，進而保證鍋爐在各負荷工況下的安全、穩(wěn)定、高效運行。

另外，若入爐煤中揮發(fā)分較大，應通過增大噴口直徑、提高風速、提高噴入點位置等方法來提高二次風的穿透力，使煙氣得到充分混合，以減少不完全燃燒損失。

3 其他主要因素

在CFB鍋爐的運行實踐中，入爐煤質量、循環(huán)系統(tǒng)需要的返料量以及NOx、SO2排放濃度等都需要合理控制，方可達到CFB鍋爐運行的預期目標。

3.1 入爐煤質量控制

入爐煤煤質、粒徑及給煤方式等均會對燃燒效率產(chǎn)生影響，甚至是帶來操作上的困難，縮短鍋爐運行周期。因此，對入爐煤的控制也是提高燃燒效率的重要手段。煤的揮發(fā)分是決定其燃盡特性的主要因素，揮發(fā)分越高，就越利于快速燃盡。但要注意的是，當揮發(fā)分高、灰分低、熱崩裂性強時，應適當增大粒徑，以避免床壓過低、運行不穩(wěn)定、尾部超溫等問題的出現(xiàn)。另外，煤粒粒徑過大，會影響煤與空氣的充分混合，降低燃燒效率，更嚴重地影響流化狀態(tài)，產(chǎn)生結焦而被迫停爐;而煤粒粒徑過于粉細，又會增加鍋爐熱損失，嚴重時造成返料器結焦，不利于鍋爐正常運行。因此，煤粒粒徑的過大或過細都會影響鍋爐燃燒效率。一般情況下，應將煤粒粒徑控制在0～8mm，并且要占據(jù)總煤粒的65%以上。同時，粒徑分布的不合理會增加密相區(qū)的停留數(shù)量和時間，導致床溫過高，對帶負荷產(chǎn)生不利影響。

3.2 返料量控制

CFB鍋爐物料循環(huán)系統(tǒng)對鍋爐燃燒效率起著決定性作用。返料灰實質上是一種熱載體，具有較高傳熱系數(shù)，通過返料量的控制可以實現(xiàn)對料層溫度和爐膛差壓的優(yōu)化，進而調節(jié)鍋爐負荷。另外，返料量密切關系著分離器的分離效率，而分離效率的提高又會增大鍋爐的負荷調節(jié)富裕量，使操作更為順暢。因此，對返料量的控制可有效提高鍋爐運行效率。一般可通過返料風量、返料風壓和回料立管壓力的調節(jié)來控制返料量，其中以風量控制為主。高負荷時，合理控制一、二次風配比;低負荷時，保證一次風滿足最小臨界流化風量要求。

3.3 NOx、SO2排放濃度控制

CFB鍋爐燃燒效率的提高是以節(jié)能環(huán)保為前提的，《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)對CFB鍋爐NOx、SO2的排放標準做出了明確規(guī)定。因此，必須將NOx、SO2的排放濃度控制在一定范圍，甚至是近零排放標準。除了布設爐外脫硫設施外，還需采取一定的控制手段。

SO2排放濃度的控制，主要通過床溫降低、石灰石量增加、氧量提高、床壓和爐膛差壓蓄高等方式來實現(xiàn)，可參照表1數(shù)值進行調整。NOx排放濃度的控制主要依靠脫硝裝置來實現(xiàn)，分離器入口煙溫應控制在850～1100℃，并適當提高氨水噴射量及氨水濃度。另外，在滿足脫硫工況的基礎上，氧量降低及還原性氣氛增加也是行之有效的辦法。

4 結語

CFB鍋爐燃燒控制是一個系統(tǒng)性、綜合性的過程，受諸多因素的影響，且各要素之間又是相互影響和制約的。因此在CFB鍋爐運行實踐中，對于燃燒控制方法的選擇，必須以CFB鍋爐的安全、穩(wěn)定運行為前提，綜合考慮環(huán)保、經(jīng)濟、節(jié)能等指標，整體提高CFB鍋爐燃燒效率。

文獻信息

王鵬輝,潘彬彬. CFB鍋爐燃燒控制策略的實踐性探索[J]. 工業(yè)技術創(chuàng)新,2016,03(06):1236-1238.

原標題:CFB鍋爐燃燒控制策略的實踐性探索