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摘要：锅炉的热燃烧效率对锅炉发电机组以及整个发电厂的运行安全和经济都有着极大的影响。本文对循环流化床锅炉的优缺点进行了介绍，并对锅炉热燃烧效率的提高措施进行了分析。
关键词：循环流化床锅炉；锅炉效率；调整措施
【分类号】：TU85
1循环流化床锅炉的优缺点
1.1循环流化床锅炉的缺点
在相同条件下，循环流化床锅炉比化煤粉过滤所需要的煤粉粒径更大，而煤粉粒径越大，越不容易燃尽，这样会对循环流化床锅炉造成较大的不完全损失；其次，循环流化床锅炉的炉膛温度较低，这就可能导致CO不易着火燃烧，或者燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失。
另外，循环流化床锅炉在运行中应该保证料层厚度在一定范围内，以保证沸腾工况良好，但是需要进行放疗，导致大量热量被放掉，使得灰渣物理热损失较大。
1.2循环流化床锅炉优点
循环流化床锅炉的最大有点是能够扩大燃料的适用范围，能够燃烧一般燃烧方式无法进行燃烧的多种劣质材料，而且循环流化床锅炉符合变化适应性范围较大。另外，循环流化床锅炉能够将吸收剂与煤粉一起送入沸腾床中进行燃烧，有效降低烟气中的SO2含量，对降低大气污染具有较大作用，同时还能降低锅炉受热面的腐蚀。
2提高循环流化床锅炉热燃烧效率的技术措施
2.1适当提高燃烧温度
通过提高锅炉的燃烧温度，能够使碳的反应性提高，煤粉能够在较短时间内燃尽，在一定的停留时间内，煤粉的燃烧效率会提高，灰渣中的碳含量会降低。
燃烧温度对没燃尽时间的影响如下面公式所示：
（1）
公式中的τp表示碳粒子的燃尽时间；Tb表示燃烧温度；dp表示碳粒子的直径。
从公式（1）中可以看出，碳粒子的燃尽时间受到燃烧温度的影响，温度越高，燃尽时间越短，因此可以通过提高燃烧温度的方式来缩短碳粒子的燃尽时间。
表1 不同粒径碳粒子燃尽时间随燃烧温度的变化情况
煤粒径（mm） 1.0 2.0 3.0
950℃ 1.69 3.77 6.03
900℃ 3.20 7.14 11.43
850℃ 6.05 13.51 21.13
800℃ 11.45 25.58 40.94
直径不同的碳粒子燃尽时间如表1所示，从表1中可以看出，随着燃烧温度的提高，碳粒子的燃尽时间大大降低。当燃烧温度从800℃上升到900℃时，碳粒子的燃尽时间大约缩短了6倍，由此也可以看出，通过提高燃烧温度的方式，能够有效提高锅炉的燃烧效率。
当燃烧温度没升高50℃时，锅炉的热燃烧效率大约会上升2%左右，提高燃烧温度对降低灰渣含碳量具有重要作用，同时能够提高锅炉燃烧效率。但是，燃烧温度的提高会受到灰渣变形温度、NOx生成量以及脱硫效果的限制。灰渣变形温度通常较高，因此，对燃烧温度的提高影响较小。NOx声场两会随着燃烧温度的提高而不断增加。脱硫的最佳燃烧温度一般在850℃左右，超过该温度，脱硫效果会明显下降。从这几个方面的因素进行综合考虑，通常将锅炉的燃烧温度控制在850℃-950℃之间，对烟煤去低值，对无烟煤取高值，保证煤粉的充分燃烧。通过对燃烧温度的合理控制，能够在保证锅炉燃烧效率的同时，降低污染。
2.2降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率
飞灰含碳量过高是影响锅炉燃烧效率的主要原因。有的循环流化床锅炉的飞灰含碳量升值会达到40%左右，对锅炉的燃烧效率会产生严重影响，降低飞灰含碳量是提高锅炉热效率的重要手段。对飞灰含碳量产生影响因素主要包括燃烧温度、煤的种类、分离飞灰的循环倍率、燃烧室上部燃烧偏斜、燃烧氧量的供给、分离器的分离效率和除尘灰再循环燃烧。
2.2.1燃烧温度的影响
不同的煤种飞灰含碳量受燃烧温度的影响不同，本文选取了两种煤样品，样品1在燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22. 5%降到10%左右，降低了12.5个百分点。燃烧温度每提高1℃，飞灰含碳量降低0.25%左右；样品2在燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22. 5%降到15%，降低了7.5%。燃烧温度每提高1℃，飞灰含碳量降低了约0.15%。与煤种1相比，这个影响程度的不同，是煤的燃烧反应性差异所决定的。
2.2.2煤的种类的影响
挥发分低的难燃煤种，如福建龙岩的无烟煤飞灰含碳量较高；挥发分高的易燃煤种，如烟煤，褐煤等，飞灰含碳量较低。一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高5%-10%。
2.2.3分离灰循环倍率的影响
分离灰的循环倍率对飞灰含量存在较大影响，倍率越高，对降低飞灰含碳量越有效。当分离灰循环倍率为5时，飞灰的含碳量大约在12.5%左右，当分离灰循环倍率从3上升到4时，飞灰的含碳量大约出现了2.5%左右的降低，从18提高到20时，只降低了约0.5%。这也说明，分离灰循环倍率提高的飞灰含碳量降低值的影响随分离灰循环倍率的提高而降低。
3降低床底渣含碳量
3.3.1粗粒子在浓相床内停留时间计算
粗粒子在浓相床内的停留时间按下式计算：
（2）
公式（2）中的Hb表示静止床料高度；Fd表示布风板面积；ρb表示静止床料的堆积密度；B为燃煤消耗量；δ表示燃煤中粗粒子的份额，与燃煤种类和粒度分布有关。粗粒子低热值煤在浓相床内停留时间较短，而粗粒子高热值煤在浓相床内停留时间较长。热值为25.08MJ/kg的优质煤，粗粒子在浓相床内的停留时间约热值为4.18MJ/kg的低质煤粗粒子在浓相床内的停留时间的5倍左右，这也是导致循环流化床锅炉在进行低热值煤燃烧时含碳量比优质煤的燃烧含碳量更高的原因。
3. 2降低床底渣含碳量的技术措施
设计锅炉时，保证粗粒子（1mm-10mm）在浓相床内的停留时间大于其燃尽时间。烧劣质煤时，宜将流化速度取低一点，料层厚度设计厚一些。
锅炉运行时，在维持合理燃烧温度条件下，适当提高料层厚度，延长粗粒床内的停留时间，提高大粒子的燃烬度。煤的制备系统提供合适的燃煤粒度大小和分布，使流化工况良好，减少大颗粒煤的夹碳损失。
4优化燃烧调整和控制
循环流化床锅炉燃烧的过程集中了煤粉燃烧、脱硫和脱NOx等多个方面于一体。这些不同的内容存在着相互制约的关系。比如燃烧过程和脱硫反应均要求一定的富余氧量，但是富余氧量不能过多，否则会导致NOx生成量上升，加大排煙热损失。脱硫对温度要求较高，如果不能很好的控制脱硫温度，就需要消耗大量的石灰石。从燃烧角度和脱硫、脱NOx各方面的效果来看，他们所要求的最佳温度存在一定差异。
通过对一二次风的比率、二次风的穿透能力进行合理调整能够对均氧燃烧、降低灰渣中的含碳量及燃烧室内受热面的磨损具有重要作用。而这些调整又会对燃烧室温度的分布产生影响，从而对燃烧、脱硫和脱NOx的效率产生影响。
5结束语
循环流化床锅炉的热燃烧效率对电厂发电机组的效率存在较大影响。其热燃烧效率受到多种因素的影响，为了提高循环流化床锅炉的热燃烧效率需要从多个方面采取措施，其中最主要的一点是对燃烧温度的合理控制，通过从多方面采取措施，保证循环流化床锅炉的热燃烧效率，这对提高发电企业的经济性与环保性具有重要意义。
参考文献：
[1] 刘德昌，流化床燃烧技术的工业应用[M]，北京：中国电力出版社2003.
[2] 党黎军等，循环流化床锅炉理论设计与运行[M]，北
京：中国电力出版社2004.
[3] 骆仲浊，李绚天，工勤辉等，探讨[刀，动力工程2004.循环流化床锅炉设计技术的或
关键词：循环流化床锅炉；锅炉效率；调整措施
【分类号】：TU85
1循环流化床锅炉的优缺点
1.1循环流化床锅炉的缺点
在相同条件下，循环流化床锅炉比化煤粉过滤所需要的煤粉粒径更大，而煤粉粒径越大，越不容易燃尽，这样会对循环流化床锅炉造成较大的不完全损失；其次，循环流化床锅炉的炉膛温度较低，这就可能导致CO不易着火燃烧，或者燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失。
另外，循环流化床锅炉在运行中应该保证料层厚度在一定范围内，以保证沸腾工况良好，但是需要进行放疗，导致大量热量被放掉，使得灰渣物理热损失较大。
1.2循环流化床锅炉优点
循环流化床锅炉的最大有点是能够扩大燃料的适用范围，能够燃烧一般燃烧方式无法进行燃烧的多种劣质材料，而且循环流化床锅炉符合变化适应性范围较大。另外，循环流化床锅炉能够将吸收剂与煤粉一起送入沸腾床中进行燃烧，有效降低烟气中的SO2含量，对降低大气污染具有较大作用，同时还能降低锅炉受热面的腐蚀。
2提高循环流化床锅炉热燃烧效率的技术措施
2.1适当提高燃烧温度
通过提高锅炉的燃烧温度，能够使碳的反应性提高，煤粉能够在较短时间内燃尽，在一定的停留时间内，煤粉的燃烧效率会提高，灰渣中的碳含量会降低。
燃烧温度对没燃尽时间的影响如下面公式所示：
（1）
公式中的τp表示碳粒子的燃尽时间；Tb表示燃烧温度；dp表示碳粒子的直径。
从公式（1）中可以看出，碳粒子的燃尽时间受到燃烧温度的影响，温度越高，燃尽时间越短，因此可以通过提高燃烧温度的方式来缩短碳粒子的燃尽时间。
表1 不同粒径碳粒子燃尽时间随燃烧温度的变化情况
煤粒径（mm） 1.0 2.0 3.0
950℃ 1.69 3.77 6.03
900℃ 3.20 7.14 11.43
850℃ 6.05 13.51 21.13
800℃ 11.45 25.58 40.94
直径不同的碳粒子燃尽时间如表1所示，从表1中可以看出，随着燃烧温度的提高，碳粒子的燃尽时间大大降低。当燃烧温度从800℃上升到900℃时，碳粒子的燃尽时间大约缩短了6倍，由此也可以看出，通过提高燃烧温度的方式，能够有效提高锅炉的燃烧效率。
当燃烧温度没升高50℃时，锅炉的热燃烧效率大约会上升2%左右，提高燃烧温度对降低灰渣含碳量具有重要作用，同时能够提高锅炉燃烧效率。但是，燃烧温度的提高会受到灰渣变形温度、NOx生成量以及脱硫效果的限制。灰渣变形温度通常较高，因此，对燃烧温度的提高影响较小。NOx声场两会随着燃烧温度的提高而不断增加。脱硫的最佳燃烧温度一般在850℃左右，超过该温度，脱硫效果会明显下降。从这几个方面的因素进行综合考虑，通常将锅炉的燃烧温度控制在850℃-950℃之间，对烟煤去低值，对无烟煤取高值，保证煤粉的充分燃烧。通过对燃烧温度的合理控制，能够在保证锅炉燃烧效率的同时，降低污染。
2.2降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率
飞灰含碳量过高是影响锅炉燃烧效率的主要原因。有的循环流化床锅炉的飞灰含碳量升值会达到40%左右，对锅炉的燃烧效率会产生严重影响，降低飞灰含碳量是提高锅炉热效率的重要手段。对飞灰含碳量产生影响因素主要包括燃烧温度、煤的种类、分离飞灰的循环倍率、燃烧室上部燃烧偏斜、燃烧氧量的供给、分离器的分离效率和除尘灰再循环燃烧。
2.2.1燃烧温度的影响
不同的煤种飞灰含碳量受燃烧温度的影响不同，本文选取了两种煤样品，样品1在燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22. 5%降到10%左右，降低了12.5个百分点。燃烧温度每提高1℃，飞灰含碳量降低0.25%左右；样品2在燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22. 5%降到15%，降低了7.5%。燃烧温度每提高1℃，飞灰含碳量降低了约0.15%。与煤种1相比，这个影响程度的不同，是煤的燃烧反应性差异所决定的。
2.2.2煤的种类的影响
挥发分低的难燃煤种，如福建龙岩的无烟煤飞灰含碳量较高；挥发分高的易燃煤种，如烟煤，褐煤等，飞灰含碳量较低。一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高5%-10%。
2.2.3分离灰循环倍率的影响
分离灰的循环倍率对飞灰含量存在较大影响，倍率越高，对降低飞灰含碳量越有效。当分离灰循环倍率为5时，飞灰的含碳量大约在12.5%左右，当分离灰循环倍率从3上升到4时，飞灰的含碳量大约出现了2.5%左右的降低，从18提高到20时，只降低了约0.5%。这也说明，分离灰循环倍率提高的飞灰含碳量降低值的影响随分离灰循环倍率的提高而降低。
3降低床底渣含碳量
3.3.1粗粒子在浓相床内停留时间计算
粗粒子在浓相床内的停留时间按下式计算：
（2）
公式（2）中的Hb表示静止床料高度；Fd表示布风板面积；ρb表示静止床料的堆积密度；B为燃煤消耗量；δ表示燃煤中粗粒子的份额，与燃煤种类和粒度分布有关。粗粒子低热值煤在浓相床内停留时间较短，而粗粒子高热值煤在浓相床内停留时间较长。热值为25.08MJ/kg的优质煤，粗粒子在浓相床内的停留时间约热值为4.18MJ/kg的低质煤粗粒子在浓相床内的停留时间的5倍左右，这也是导致循环流化床锅炉在进行低热值煤燃烧时含碳量比优质煤的燃烧含碳量更高的原因。
3. 2降低床底渣含碳量的技术措施
设计锅炉时，保证粗粒子（1mm-10mm）在浓相床内的停留时间大于其燃尽时间。烧劣质煤时，宜将流化速度取低一点，料层厚度设计厚一些。
锅炉运行时，在维持合理燃烧温度条件下，适当提高料层厚度，延长粗粒床内的停留时间，提高大粒子的燃烬度。煤的制备系统提供合适的燃煤粒度大小和分布，使流化工况良好，减少大颗粒煤的夹碳损失。
4优化燃烧调整和控制
循环流化床锅炉燃烧的过程集中了煤粉燃烧、脱硫和脱NOx等多个方面于一体。这些不同的内容存在着相互制约的关系。比如燃烧过程和脱硫反应均要求一定的富余氧量，但是富余氧量不能过多，否则会导致NOx生成量上升，加大排煙热损失。脱硫对温度要求较高，如果不能很好的控制脱硫温度，就需要消耗大量的石灰石。从燃烧角度和脱硫、脱NOx各方面的效果来看，他们所要求的最佳温度存在一定差异。
通过对一二次风的比率、二次风的穿透能力进行合理调整能够对均氧燃烧、降低灰渣中的含碳量及燃烧室内受热面的磨损具有重要作用。而这些调整又会对燃烧室温度的分布产生影响，从而对燃烧、脱硫和脱NOx的效率产生影响。
5结束语
循环流化床锅炉的热燃烧效率对电厂发电机组的效率存在较大影响。其热燃烧效率受到多种因素的影响，为了提高循环流化床锅炉的热燃烧效率需要从多个方面采取措施，其中最主要的一点是对燃烧温度的合理控制，通过从多方面采取措施，保证循环流化床锅炉的热燃烧效率，这对提高发电企业的经济性与环保性具有重要意义。
参考文献：
[1] 刘德昌，流化床燃烧技术的工业应用[M]，北京：中国电力出版社2003.
[2] 党黎军等，循环流化床锅炉理论设计与运行[M]，北
京：中国电力出版社2004.
[3] 骆仲浊，李绚天，工勤辉等，探讨[刀，动力工程2004.循环流化床锅炉设计技术的或