循環流化床鍋爐如何控制總風量及一、二次風量的合理配比

國內熱電廠近幾年越來越多，90%以上是循環流化床鍋爐，專業人員的流動也越來越大，他們對循環流化床的理解錯綜復雜，運行操作也存在較大差異，1995年前，人們對循環流化床鍋爐的理解只是表面，或者是純理論上的、淺膚的，學校熱能動力專業也只是在介紹煤粉爐的基礎上稍提循環流化床鍋爐，但在1998年以后社會上熱電行業發展，循環流化床在熱電聯產方面的速度驚人，所以培養這方面的人才及運行操作人員也進入高峰期，但由于教員自身對循環流化床理論的缺陷，造成他們對循環流化床理解的參差不濟。2002年以后，一代循環流化床操作人員已經摸索出一套正確的理論與實際相結合的觀點，才慢慢把人們對循環流化床的理解得到提升。

在教學中，教員對循環流化床做了一些初步的講解，包括一、二次風的作用、氧量控制、床溫的控制等等，好多內容成為我的理論基礎，在以后幾年里我傳給了我的徒弟們，有時也使我進入了一個誤區，譬如：老師講解 一次風的作用---流化、補充氧量，二次風的作用---擾動、剝灰殼、助燃，當時想想確實是這樣，但以后實踐中發現一次風還有冷卻作用，過多的一次風不但會冷卻床溫，還會增加煙氣流速提高了飛灰含碳量，二次風量也一樣，過大的二次風不但破壞爐內動力場，還會增加過剩空氣系數，引起排煙熱損失。后來經過幾個熱電廠專業人員相互交流及專業書籍中介紹對一、二次風有了更進一步的詮釋：一次風主要作用是流化、冷卻布風板及風帽、調節床溫，二次風的作用補充氧量、擾動、延長煤粒在爐內的停留時間，這樣就強化了二次風的作用，所以近幾年好多熱電廠在二次風機上安裝變頻，調節二次風作為負荷調節的主要手段。! 要運行人員操作好鍋爐的經濟性，就必須提供一套合理的理論數據，我公司有二臺杭州鍋爐廠生產的130T/H高溫高壓循環流化床鍋爐，針對我公司鍋爐特性，我在理論上先分析一下正常情況下一、二次風總風量控制，我公司燃煤的工業及元素分析基本情況：含硫量0.6%，灰份25%，揮發份30%（含氫3%），固定碳45%。那么一噸煤理論所需的風量為(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

鍋爐的過剩空氣系數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

如果噸煤產汽率為1：6.5  ，播煤風量=5000 m3

那么鍋爐滿負荷所需風量為=130/6.5*8280+5000=170000 m3從燃料充分燃燒方面考慮，鍋爐滿負荷時所需的總風量為170000 m3左右，如果大于此風量，會起到冷卻作用，影響鍋爐熱效率。第二煙氣流速過快，沖刷加強，不利于鍋爐運行，如果低于此風量運行，燃料就會不完全燃燒，影響鍋爐的熱效率。所以嚴格控制總風量，相對應地也控制了尾部煙道的氧量。但如何來合理控制一、二次風量，我認為應遵循以下幾條原則：首先，鍋爐冷態流化試驗的臨界流化風量作為一次風的基礎（小風量Qmin），在任何負荷下不能低于此風量。

第二，二次風機出口風壓不能高于一次風機出口風壓，這樣可避免二次風壓迫床層，破壞密相區的動力場（密相區正壓過大），影響料層的流化。

第三，合理控制床溫，達到快速、有效地調節負荷。在料層完全流化、床溫相對穩定的前提下，要嚴格控制一次風量的大幅度波動，在密相區（溫度相對較低），煤顆粒還沒來得及完全燃燒（底部可能還沒到著火點），如果增加一次風量首先作用是冷卻，達到布風板一定高度時才參與氧化反應，才起到助燃作用，但二次風卻不同，由于他的風口地理位置高（在火焰的中間部位），氧化反應劇烈，因此積極參與二次風調節能更有效地控制負荷（能充分燃燒）。

第四，在低負荷時（50%以下），由于一次臨界流化風量接近煤完全燃燒所需風量（風量小、煙氣流速慢尾部煙道就易積灰，鍋爐熱效率低），這時可適當提高過剩空氣系數（α=1.4），能提高流速，還能達到空氣與煤顆粒的完全反應。

第五，嚴格控制風量與入爐煤顆粒之間的比例關系，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系（球的體積4/3πr3），如果8mm床料的臨界流化風量為32000m3/h，那么10mm床料的臨界流化風量需62500m3/h，如果16mm顆粒的床料為10%（90%合格），那么他的臨界流化風量將增加25000 m3/h，可以想像一次風量的調整與煤顆粒息息相關。

一次、二次風量的合理配比，一句話：一次風保證流化的前提下，遵循上述五條原則，由二次風來控制總風量。