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摘要：现阶段，人们对于生态环境越来越重视，各行各业都开始了节能降耗工作。在这种形势下，高效低污染的循环流化床锅炉作为新的清洁燃烧锅炉，在城市供电、供热等行业中得到了广泛应用。和传统锅炉相比，循环流化床锅炉具有多参数、非线性、大滞后和强耦合的特点，燃烧控制过程更为复杂，燃烧过程中有更多的因素会对其产生影响。基于此，本文对循环流化床锅炉的燃烧控制进行详细分析。
关键词：循环流化床锅炉；工作原理；燃烧控制
1、循环硫化床锅炉构成及工作原理
循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括：风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括：物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括：过热器、省煤器、空气预热器等几部分。
循环流化床锅炉正常运行的时候，炉前给煤系统将燃料送到炉膛里面，一般送风设有一次风和二次风，有的厂家会设三次风。一次风是为了保证料层流化和床温控制，一般通过布风板下方进入到炉膛里面；二次风则是增加炉膛里面的总分量，保证燃料充分燃烧。炉膛内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，形成气固两相流，部分固体颗粒在高速气流的携带下离开密相区进入稀相区，其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗粒随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗粒沿分离装置下部的返料装置送回到炉膛，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有辐射传热方式，而且还有对流及热传导等传热方式，大大提高了炉膛的导热系数。
2、循环流化床锅炉的燃烧控制
2.1控制料层温度
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元件，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。
2.2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。
2.3控制运行风量
一次风和二次风有着各自的作用，前面笔者也提到过，一次风主要是控制锅炉流化和床温的，二次风则是为了控制总风量。当一次风满足流化和床温需求，且总风量不足的时候，可以逐步加大二次风，二次风随着锅炉负荷的增加而增加。调整一二次风的配比，也有利于控制NOX的排放。最低流化风量是为了保证和限制流化床启动及低负荷运行的下限风量，是为了避免风量过低造成流化不良，锅炉结焦情况的出现。当锅炉点火时，让一次风量大于最低流化风量，尽量避免低温结焦情况的出现。当锅炉低负荷运行的时候，要保证其大于最低流化风量，一般在冷态试验的时候确定最低流化风量，测量风量时需加温度补偿。
2.4控制物料浓度
炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以越高。因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的排灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500～2000Pa之间。此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。
2.5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。
2.6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。增負荷率一般控制在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。
3、结束语
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：
[1]循环流化床锅炉燃烧优化数值模拟研究[D].贾东坡.华北电力大学2013.
[2]基于改进风驱动算法的循环流化床锅炉燃烧优化研究[D].赵振.燕山大学2017.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）
关键词：循环流化床锅炉；工作原理；燃烧控制
1、循环硫化床锅炉构成及工作原理
循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括：风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括：物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括：过热器、省煤器、空气预热器等几部分。
循环流化床锅炉正常运行的时候，炉前给煤系统将燃料送到炉膛里面，一般送风设有一次风和二次风，有的厂家会设三次风。一次风是为了保证料层流化和床温控制，一般通过布风板下方进入到炉膛里面；二次风则是增加炉膛里面的总分量，保证燃料充分燃烧。炉膛内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，形成气固两相流，部分固体颗粒在高速气流的携带下离开密相区进入稀相区，其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗粒随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗粒沿分离装置下部的返料装置送回到炉膛，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有辐射传热方式，而且还有对流及热传导等传热方式，大大提高了炉膛的导热系数。
2、循环流化床锅炉的燃烧控制
2.1控制料层温度
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元件，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。
2.2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。
2.3控制运行风量
一次风和二次风有着各自的作用，前面笔者也提到过，一次风主要是控制锅炉流化和床温的，二次风则是为了控制总风量。当一次风满足流化和床温需求，且总风量不足的时候，可以逐步加大二次风，二次风随着锅炉负荷的增加而增加。调整一二次风的配比，也有利于控制NOX的排放。最低流化风量是为了保证和限制流化床启动及低负荷运行的下限风量，是为了避免风量过低造成流化不良，锅炉结焦情况的出现。当锅炉点火时，让一次风量大于最低流化风量，尽量避免低温结焦情况的出现。当锅炉低负荷运行的时候，要保证其大于最低流化风量，一般在冷态试验的时候确定最低流化风量，测量风量时需加温度补偿。
2.4控制物料浓度
炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以越高。因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的排灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500～2000Pa之间。此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。
2.5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。
2.6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。增負荷率一般控制在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。
3、结束语
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：
[1]循环流化床锅炉燃烧优化数值模拟研究[D].贾东坡.华北电力大学2013.
[2]基于改进风驱动算法的循环流化床锅炉燃烧优化研究[D].赵振.燕山大学2017.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）