循環(huán)流化床鍋爐如何控制總風(fēng)量及一、二次風(fēng)量的合理配比

國(guó)內(nèi)熱電廠近幾年越來(lái)越多，90%以上是循環(huán)流化床鍋爐，專(zhuān)業(yè)人員的流動(dòng)也越來(lái)越大，他們對(duì)循環(huán)流化床的理解錯(cuò)綜復(fù)雜，運(yùn)行操作也存在較大差異，1995年前，人們對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的理解只是表面，或者是純理論上的、淺膚的，學(xué)校熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)也只是在介紹煤粉爐的基礎(chǔ)上稍提循環(huán)流化床鍋爐，但在1998年以后社會(huì)上熱電行業(yè)發(fā)展，循環(huán)流化床在熱電聯(lián)產(chǎn)方面的速度驚人，所以培養(yǎng)這方面的人才及運(yùn)行操作人員也進(jìn)入高峰期，但由于教員自身對(duì)循環(huán)流化床理論的缺陷，造成他們對(duì)循環(huán)流化床理解的參差不濟(jì)。2002年以后，一代循環(huán)流化床操作人員已經(jīng)摸索出一套正確的理論與實(shí)際相結(jié)合的觀點(diǎn)，才慢慢把人們對(duì)循環(huán)流化床的理解得到提升。

在教學(xué)中，教員對(duì)循環(huán)流化床做了一些初步的講解，包括一、二次風(fēng)的作用、氧量控制、床溫的控制等等，好多內(nèi)容成為我的理論基礎(chǔ)，在以后幾年里我傳給了我的徒弟們，有時(shí)也使我進(jìn)入了一個(gè)誤區(qū)，譬如：老師講解 一次風(fēng)的作用---流化、補(bǔ)充氧量，二次風(fēng)的作用---擾動(dòng)、剝灰殼、助燃，當(dāng)時(shí)想想確實(shí)是這樣，但以后實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)還有冷卻作用，過(guò)多的一次風(fēng)不但會(huì)冷卻床溫，還會(huì)增加煙氣流速提高了飛灰含碳量，二次風(fēng)量也一樣，過(guò)大的二次風(fēng)不但破壞爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)，還會(huì)增加過(guò)剩空氣系數(shù)，引起排煙熱損失。后來(lái)經(jīng)過(guò)幾個(gè)熱電廠專(zhuān)業(yè)人員相互交流及專(zhuān)業(yè)書(shū)籍中介紹對(duì)一、二次風(fēng)有了更進(jìn)一步的詮釋?zhuān)阂淮物L(fēng)主要作用是流化、冷卻布風(fēng)板及風(fēng)帽、調(diào)節(jié)床溫，二次風(fēng)的作用補(bǔ)充氧量、擾動(dòng)、延長(zhǎng)煤粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間，這樣就強(qiáng)化了二次風(fēng)的作用，所以近幾年好多熱電廠在二次風(fēng)機(jī)上安裝變頻，調(diào)節(jié)二次風(fēng)作為負(fù)荷調(diào)節(jié)的主要手段。! 要運(yùn)行人員操作好鍋爐的經(jīng)濟(jì)性，就必須提供一套合理的理論數(shù)據(jù)，我公司有二臺(tái)杭州鍋爐廠生產(chǎn)的130T/H高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，針對(duì)我公司鍋爐特性，我在理論上先分析一下正常情況下一、二次風(fēng)總風(fēng)量控制，我公司燃煤的工業(yè)及元素分析基本情況：含硫量0.6%，灰份25%，揮發(fā)份30%（含氫3%），固定碳45%。那么一噸煤理論所需的風(fēng)量為(脫硫后):

S+O2=SO2

SO2+ca*+1/2O2=CaSO4
硫完全燃燒需要的空氣量=(1*0.6%*1.5)/21%=0.0429T

C+O2=CO2
碳完全燃燒需要的空氣量=1*45%*32/12/21%=7.714T

2H2+O2=2H2O
氫完全燃燒需要的空氣量=1*3%*32/4/21%=1.143T

鍋爐的過(guò)?？諝庀禂?shù)α=1.2   空氣的密度ρ=1.29kg/m³

1噸煤所需總空氣量V=（0.0429+7.714+1.143）*1000/1.29*1.2=8280m³

如果噸煤產(chǎn)汽率為1：6.5  ，播煤風(fēng)量=5000 m3

那么鍋爐滿負(fù)荷所需風(fēng)量為=130/6.5*8280+5000=170000 m3從燃料充分燃燒方面考慮，鍋爐滿負(fù)荷時(shí)所需的總風(fēng)量為170000 m3左右，如果大于此風(fēng)量，會(huì)起到冷卻作用，影響鍋爐熱效率。第二煙氣流速過(guò)快，沖刷加強(qiáng)，不利于鍋爐運(yùn)行，如果低于此風(fēng)量運(yùn)行，燃料就會(huì)不完全燃燒，影響鍋爐的熱效率。所以嚴(yán)格控制總風(fēng)量，相對(duì)應(yīng)地也控制了尾部煙道的氧量。但如何來(lái)合理控制一、二次風(fēng)量，我認(rèn)為應(yīng)遵循以下幾條原則：首先，鍋爐冷態(tài)流化試驗(yàn)的臨界流化風(fēng)量作為一次風(fēng)的基礎(chǔ)（小風(fēng)量Qmin），在任何負(fù)荷下不能低于此風(fēng)量。

第二，二次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓不能高于一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓，這樣可避免二次風(fēng)壓迫床層，破壞密相區(qū)的動(dòng)力場(chǎng)（密相區(qū)正壓過(guò)大），影響料層的流化。

第三，合理控制床溫，達(dá)到快速、有效地調(diào)節(jié)負(fù)荷。在料層完全流化、床溫相對(duì)穩(wěn)定的前提下，要嚴(yán)格控制一次風(fēng)量的大幅度波動(dòng)，在密相區(qū)（溫度相對(duì)較低），煤顆粒還沒(méi)來(lái)得及完全燃燒（底部可能還沒(méi)到著火點(diǎn)），如果增加一次風(fēng)量首先作用是冷卻，達(dá)到布風(fēng)板一定高度時(shí)才參與氧化反應(yīng)，才起到助燃作用，但二次風(fēng)卻不同，由于他的風(fēng)口地理位置高（在火焰的中間部位），氧化反應(yīng)劇烈，因此積極參與二次風(fēng)調(diào)節(jié)能更有效地控制負(fù)荷（能充分燃燒）。

第四，在低負(fù)荷時(shí)（50%以下），由于一次臨界流化風(fēng)量接近煤完全燃燒所需風(fēng)量（風(fēng)量小、煙氣流速慢尾部煙道就易積灰，鍋爐熱效率低），這時(shí)可適當(dāng)提高過(guò)?？諝庀禂?shù)（α=1.4），能提高流速，還能達(dá)到空氣與煤顆粒的完全反應(yīng)。

第五，嚴(yán)格控制風(fēng)量與入爐煤顆粒之間的比例關(guān)系，煤顆粒近視為球狀物，那么他的重量與半徑的三次方成正比關(guān)系（球的體積4/3πr3），如果8mm床料的臨界流化風(fēng)量為32000m3/h，那么10mm床料的臨界流化風(fēng)量需62500m3/h，如果16mm顆粒的床料為10%（90%合格），那么他的臨界流化風(fēng)量將增加25000 m3/h，可以想像一次風(fēng)量的調(diào)整與煤顆粒息息相關(guān)。

一次、二次風(fēng)量的合理配比，一句話：一次風(fēng)保證流化的前提下，遵循上述五條原則，由二次風(fēng)來(lái)控制總風(fēng)量。