循环流化床锅炉过热器温特性分析

二、几个影响汽温的特殊因素                          

1．  燃烧份额的影响 字串9

    由于燃烧，流动、传热过程复杂，影响因素很多，故目前尚无法精确确定在密相区和稀相区中各燃掉多少燃料，即燃烧份额是受多种因素影响的末知数。在现有的循环流化床锅炉的设计中，密相区中的燃烧份额δ很大程度上是靠经验选取得数据。在实际运行中，δ与煤种、煤的粒度分布、送风量大小、炉温高低、给煤方式、分记器效率、循环倍率、操作水平等因素均有关系，故设计时选取的δ值与运行工况下的δ值难免会有差别。如实际运行时，因煤中细颗粒含量多、送风量大，使密相区中的燃烧份额δ减少，稀相区中的燃烧份额增大，稀相区出口烟气温度增高，出口汽焓上升，计算结果表明：当密相区的燃烧份额由0．7降到0．5，调温焓增加了86．6KJ／KG(见图1)相当于汽温增加了约35℃.可见δ的变化对汽温影响较大。

    在对流受热面中，受热面同时接受对流和辐射二部分热量，飞灰浓度和粒度的变化将引起辐射热量的变化，从而引起汽温的变化。常规锅炉浓度在运行中变化不大，颗粒的辐射换热量较小（层燃炉）。然而在循环流化床锅炉中因烟气的飞灰浓度较大，辐射换热量在总传热量中所占比例较大，所以飞灰浓度的变化对传热量有较大影响，循环流化床锅炉运行中有很多因素会引起飞灰浓度的较大变化，如煤的粒度、分离器效率，送风量大小等，循环倍率越高，这些因素影响越大。所以必须给予以考虑。图2、图3为调温焓随飞灰浓度，飞灰粒度的变化曲线。由图可见，若飞灰浓度由0．06KG／M³kj/m³增加到0．16调温焓增大相当于汽温增加了约30℃。飞灰粒度由0．2MM。Ai下降到0．1MM增加了25KJ／KG，相当于汽温增加了约10℃。此外由于飞灰浓度大、粒度大，颗粒碰撞壁面时的接触传热增加。对汽温也会有一定的影响，但目前的计算中没有考虑这部分接触传热，这部分内容有待进一步研究。 字串7

    3．燃料颗粒度的影响

我国流化床锅炉用煤约为宽筛分物料，一般要求为0－8MM或0－10MM的自然破碎粒度，但实际运行时，由于下述原因造成燃煤粒度不能保证要求。（1）制煤系统不合事，原煤末先经过筛分就进行破碎，造成细粉煤含量过多。（2）筛子运行不正常，运行一段时间后特别当煤较湿时，筛孔发生部分堵塞，使煤的粒度越来越细。（3）输煤系统上无吸铁装置或其运不下正常，使铁钉、铁块等进入流化床中。（4）破碎机运行不正常如，运行一段时间后，破碎效果不佳，粗颗粒煤含量增加，如破碎后煤不过筛，将造成大颗粒煤大量进入床中。（5）筛子和飞在粒度出现破损，使筛孔变大，也造成粗颗粒煤大量进入床中。总之制煤系统是保证提供粒度合格煤的关键。颗粒的大小会引起送风量、燃烧份额、飞灰浓度和飞在粒度的变化。从而影响汽温的变化，如燃煤的最在粒度大于8－10m(最大颗粒甚至达到50MM)且细颗粒含量较高时，若维持在设计风量下运行有可能使粗颗粒沉积而引起事故（这是我国流化床锅炉不能长期稳定运行的主要原因之一），为使粗颗粒流化，必需加大送风量，结果造成颗粒扬折率增加，密相区内的燃烧份额δ降低，稀相区内的燃烧份额增加，同时增大送风量又使过热器区域的烟增加，二都使汽温上升，严重时还可能在部分细颗粒煤在热器区域燃烧，而造成汽温大大增高。

4．负荷（送风量）的影响 字串2

一般中、高参数的锅炉上，过热器多布置为高、低二级纯对流过热器。这种纯对流过热器的汽温将随负荷的变化而变化，负荷增加，燃烧，风量，烟量，烟速增加，汽温随之增高。流化床锅炉中，煤粒是在流化的状态下燃烧的，所以风量的大小应同时满足燃烧和物料流化的两方面需要。在额定负荷左右，燃烧所需的风量与良好流化所需的风量要相当，但在负荷降低时（从保证水循环的安全性出发，最好不采用停床的方法），为保证密相区的良好流化，风量不能随燃料量的减少而降低过多，此时流化所需风量大于燃烧所需风量，因此在低负荷时流经过热器的烟气量相对较大，故汽温随负荷的降低比常规锅炉中汽温随负荷的低要小。中压锅炉上调温焓约在80KJ／KG左右，负荷低于70％额定负荷时，汽温便达不到设计值，但在低倍率循环流化床锅炉中，调温焓即使为化床锅炉负荷调量范围可大些。

    5．调温方式对汽温影响 字串2

    是参数循环流化床锅炉中，调温方式不外乎在二级过热器间设置减温器用面减式温器减温或用给水喷减温或用自制冷凝水减温，从后面的例子可看出，当几个因素同时汽温，采用面式减温器时汽温上升了100℃以上，如二级间采用喷水减温，则喷水量的大小将影响流经低温过热器的汽量，当温上升要求喷水量增大时，流经低温过热器的汽量减少，低温过热器出口汽温更高，所以选用水减温会使汽温上升更多。自制冷凝水量的大小，取决于过热器的压差，流经过热器的流量大，压差大，喷水量也大，由于在低负荷时，自制冷凝水量减少，若此时汽温升高要求有足够的喷水量减温这时就会感到喷水量不够。如果低温过热器吸热比设计偏大，这种矛盾将会更加突出。

     6．炉内空气动力场对汽温的影响

    与常规锅炉一样，炉内空气动力场过热器的汽温也有影响。在循环流化床锅炉中，影响烟含沿炉宽分布不均的主要有三个原因：（1）是循环流化锅炉的旋风分离器多布置在二级过热器之间或在过热器后，并在过热器区的水平烟道二侧引出烟气进入旋风分离器。这种布置必然会引起烟气流量炉宽方向的不均匀性，即二侧多中间少，从而引起各过热器管间的热偏差。（2）是循环流化锅炉的稀相区多布置有二次风，切向四角布置或对冲布置等，若二次风安装、高速不当、也会引起烟气沿炉宽方向的不均匀而造成各管间的热偏差。（3）是中、高参数的低倍率循环流化床锅炉一般高有几个床，现有35T／H－75T／H级的循环流化床锅炉多为2个6个庆在低负荷参数时若停止其中一部分床的运行，也会引起过热器各管间的热偏差，热偏差大时可能引起过热器局部管子超温。

    综上所述，在循环流化床锅炉中影响过热器汽温的特殊因素很多，且各因素之间互相影响。实际运行中，一般都是几个因素同时起作用的。当几个因素合作用时，汽温可能有很大的变化。如在某次高压75T／H低倍率循环流化床锅炉过热器的计算中，同时考虑飞灰浓度、燃烧份额、飞灰粒度的影响即飞灰浓度U由0．06KG／M³变化到0．16KG／M³，燃烧分额δ由0．7减小到0．6，飞灰粒径DFH由0．2MM减小到0．1MM，计算结果表明，调温焓Ai由66KJ／KG增大到326．6KJ／KG（调温焓比设计值增大了5倍，相当过热器增加了约103C即使在60％的低负荷时，根据同样的计算，结是表明调温焓由9．5KJ／KG增加到183KJ／KG），即调温焓增大了近20倍，相当于汽温比设计值增加了近70⁰C为此，对循环流化床锅炉中的汽温控制应给予很大的关注、并在设计、运行中给予尽量仔细的考虑。

    三、过热器的设计要点及注意事项

    综不所述，循环流化床锅炉过热汽温受多种因素的影响，且变化幅度可能很大，为保证过热器的安全和达到设计参数，结合我们的实践经验提出以下几点设计和运行中应重视的问题：

      1、适当修正传热系数。目前普遍存在过热的汽温实测值大于设计值问题，这主要是由于过热器的传热系数计算不准确，设计的传热系数偏小，受热面偏多而引起的。故应在设计过热器时修合理正传热系数。

     2、控制燃煤的粒度 字串6

    如上所述，燃煤粒度的大小会影响风量、扬折率、飞灰的浓度和粒度、燃烧份额、分离器效率等，所以保证合格的燃煤的粒度对控制过热汽温十分重要。如某电厂选用混煤，虽然燃煤平均粒度以仅为1．04MM，但仍含有大的煤粒，加上大风量运行等其他因素，结果使果使减温喷水量大大增加。

    3、应有一定的调节燃烧份额的手段 字串3

    密相区内燃烧份额的变化对锅炉负荷、密相区烟气温度和稀相区出口烟气温度均有较大的影响，因此对汽温也有较有的影响。但在设计中，燃烧份额是一个凭实践经验估取的数值，由于影响因素多而复杂，其取值只能是粗略的。因此在设计时应考虑一些措施来调节燃烧份额。如采用负压给煤并在落煤口处设置播煤风口，播煤风道上安设调节阀，这样可根据运行工况通过改变播煤风量的大小和进风口的角度，在一定的落围内改变燃烧份额的大小，尽可能与设计值保持一致，避免因燃烧份额的改变而引起较大的汽温变化。

    4、采用低倍率循环

    在循环流化床锅炉设计中，分离器的效率与循环倍率紧密相关。分离器效率决定了循环倍率。当循环倍率较低时，分离器效率的变化对循环倍率的影响不大。当分离器效率较高时，分离器效率的少许变化便会引起循环倍率的很大变化。如表1所示，低倍率循环流化床锅炉的循环倍率一般在3－10之间（相当于分离器效率为70－90）可引起飞灰浓度成几倍的变化。在高倍率循环流化床锅炉中，分离器效率的变化对飞灰浓度的影响更大。因此采用低倍率循环容易控制汽温。 字串5

表1、

此外，设计时选用的分离器效率应与实际运行时的分离器效率接近，若偏低较多，会引起过热器汽温的上升。事实上分离器效率将受负荷，送风量等多个因素的影响，很难做到与设计值相同，在低倍率循环流化床锅炉中，这种差异对汽温影响的程度要比高倍率循环流化床锅炉小。

    5、避免大风量运行

目前在流化床锅炉中，由于原煤粒度大的已超过8－10MM的规定值，为防止粗颗粒煤沉底而引发事故，通常用大风量运行，不仅在额定负荷下风门全开，而且在低负荷时也不关小风门，这种大风量的运行方式不仅能引起烟量，烟温的变化，还会因大风量而造成扬折量增大，密相区的燃烧份额减小，飞灰浓度增大等变化，影响到汽温的增高。因此，运行中操作风量应适当，以避免锅炉效率的降低和汽温的升高。

6、增大调温能力

循环流化床锅炉减温器的减温能力应比常规锅炉大，过热器减温焓的选取值应比设计推荐值低些，以增强多种因素对汽温影响的适应能力。 字串1

7、   一、二次风的调

    一、二次风选用同一个风机，可以在较宽的范围内调节一、二次风的比例，负荷降低时，为防止粗颗粒沉底和保证良好流化，可不减或减一次风，而适当减少二次风，这样就可以较好地满足流化和燃烧所需的二个风量之和基本保持一致，避免大风量运行。

    二次风不宜过小，否则影响二次风区域的燃烧效率，并应注意二次风管的安装质量，进行冷态调试。运行时应监测锅炉二侧烟温，并作相应的调整，总之应保证二次风良好的运行工况，使炉内流场均匀。 字串4

     四、结论

1、  影响循环流化床锅炉汽温特性的因素很多，且相互关联，可能使汽温有较大的变化，还可能引起低温过热器出口汽温偏高。汽温控制常规锅炉复杂。

2、  原煤粒度对过热汽温有较大的影响。应重视和完善供煤系统，保证供给合格的煤粒。 字串2

3、  低倍率循环流化床锅炉比高倍率循环流化床锅炉汽温容易控制。 字串1

4、  循环流化床锅炉在保证汽温达到额定值的条件下比一般锅炉的负荷调节范围可宽一些。

参考文献

1、  H, L Lu  Y  L  Bao  Zhang  L D Yang Design of CFB  Boiler with Low Circulation Ratio  COAL  COMBUSTION,China  MachinePress,PP370-374

2、  锅炉机组计算方法，机械工业出版社，1976 字串4

3、  层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法，上海工业锅研究所1981

4、  刘树华用模化实 验结果推算锅炉水平烟道宽度方向汽温偏差的方法，动力工程，VO1，13，NO2、1993，PP1－13