1 循環(huán)流化床鍋爐大幅度調(diào)峰原因分析
循環(huán)流化床鍋爐有較大的負(fù)荷調(diào)節(jié)比，達(dá)到3∶1至4∶1，隨著燃燒控制水平的提高，當(dāng)負(fù)荷降至額定負(fù)荷的15%時，仍然能穩(wěn)定運(yùn)行，適宜于大幅度調(diào)峰運(yùn)行。
1.1溫度分布均勻保證了低負(fù)荷水循環(huán)的安全性
一般的煤粉鍋爐由于受爐內(nèi)空氣動力場等因素的影響，爐內(nèi)火焰中心位置往往發(fā)生偏斜，熱負(fù)荷分布不均，低負(fù)荷時尤其如此，以致爐膛四周吸熱不均，特別是四角的水冷壁受熱更差，常易引起管內(nèi)工質(zhì)發(fā)生停滯或倒流等不正常的現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)爆管事故，因此從水循環(huán)安全性考慮，煤粉鍋爐最好不在50%額定負(fù)荷以下長期運(yùn)行。而循環(huán)流化床鍋爐則完全不同，其溫度和熱負(fù)荷較煤粉均勻得多，不存在高溫火焰中心，代替它的是一個較均勻的充滿高溫顆粒的流化燃燒層。而且不論鍋爐負(fù)荷如何變化，其溫度始終保持穩(wěn)定均勻、變化不大的狀態(tài)，也就是說其熱負(fù)荷分布的均勻性不隨鍋爐負(fù)荷而變，這對水循環(huán)及金屬的安全性十分有利。有資料對某臺流化床鍋爐100%額定負(fù)荷降到70%和30%額定負(fù)荷時的水循環(huán)特性進(jìn)行了研究，研究表明，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時，運(yùn)行壓頭減少，相應(yīng)的阻力也減少，有效壓頭反而增大，循環(huán)流速和循環(huán)倍率加大，使蒸發(fā)受熱面管子得到更好的冷卻，低負(fù)荷時水循環(huán)是安全的。
1.2 保證低負(fù)荷時燃燒的穩(wěn)定性和較高的燃燒效率
一般的煤粉爐低負(fù)荷時爐膛溫度水平低，容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷都比較低，燃燒極不穩(wěn)定，負(fù)荷低于50%額定負(fù)荷時就必須投油，而且鍋爐燃燒效率低，極不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)燃用低質(zhì)煤時，問題將更加嚴(yán)重，燃燒無煙煤的鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷一般在額定出力的70%以上，很難適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行的需要。而循環(huán)流化床鍋爐則完全不同，流化床本身是一個蓄熱量很大的熱源，積累了大量熾熱的床料，燃燒區(qū)的容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷都比較高，給新加入的冷燃料提供足夠的熱量而迅速加熱到著火溫度以上，因此能燃用劣質(zhì)煤。只要能保持床層溫度穩(wěn)定，再低的負(fù)荷下也能保證穩(wěn)定燃燒和較高的燃燒效率。在進(jìn)行株洲331廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐的調(diào)試中，15%額定負(fù)荷下也能穩(wěn)定燃燒。
1.3 較好的過、再熱器吸熱特性保證了低負(fù)荷時的蒸汽參數(shù)
一般的煤粉鍋爐在低負(fù)荷時，蒸發(fā)吸熱和過、再吸熱難以匹配，過、再熱蒸汽溫度難以滿足運(yùn)行要求，亦難以控制。循環(huán)流化床燃燒溫度決定了爐膛和尾部受熱面之間的換熱面積的分配，進(jìn)入尾部的煙氣的熱焓值不足以使過熱蒸汽和再熱蒸汽達(dá)到設(shè)計值。由此，部分過熱和再熱受熱面必須布置在固體顆粒循環(huán)回路中。不管這部分過熱和再熱受熱面布置在外置式流化床熱交換器中，還是布置在流化床燃燒室本體中，都有較好的吸熱特性，而且可通過循環(huán)物料濃度來控制傳熱強(qiáng)度，使蒸發(fā)吸熱和過、再吸熱較好地匹配。因此，流化床鍋爐有較好的汽溫控制手段，保證了低負(fù)荷時蒸汽的溫度品質(zhì)。
1.4 較大的升降負(fù)荷速率保證了對快速調(diào)峰的適應(yīng)性
流化床鍋爐良好的水循環(huán)特性、燃燒特性和汽溫調(diào)節(jié)特性，使流化床具有較大的負(fù)荷升降速度，其負(fù)荷調(diào)節(jié)靈敏度可與燃油鍋爐比美，負(fù)荷的連續(xù)變化率可達(dá)每分鐘5%-10%，幾分鐘到十幾分鐘之內(nèi)可從100%額定負(fù)荷降到25%額定負(fù)荷。循環(huán)燃燒系統(tǒng)中的燃料保存量與層燃爐等慣例相比是最少的，不存在負(fù)荷變化時加熱和冷卻床料的問題，當(dāng)負(fù)荷迅速變化時，用改變給煤量、空氣量和飛灰循環(huán)量便能實現(xiàn)對負(fù)荷的調(diào)節(jié)，且能維持過量空氣系數(shù)和床溫不變。
1.5 循環(huán)流化床鍋爐熱備用壓火便于機(jī)組啟停調(diào)峰
煤粉鍋爐的停爐、啟動過程都比較長，必須消耗大量的助燃用油，污染問題較難解決。以某廠125MW機(jī)組啟停調(diào)峰為例，機(jī)組停止運(yùn)行平均須1h，啟動平均須2.5h，啟停調(diào)峰一次平均耗油14m3，操作勞動強(qiáng)度大，而且在啟停過程中，由于電除塵器不能投入運(yùn)行，煙囪冒黑煙，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。循環(huán)流化床鍋爐可暫時停止運(yùn)行，而進(jìn)入其特有的熱備用壓火狀態(tài)。壓火時，先停給煤機(jī)，待流化床溫下降50℃左右時，迅速把風(fēng)門關(guān)嚴(yán)，停風(fēng)機(jī)，進(jìn)入熱備用壓火狀態(tài)，一般壓火可維持8-16h，中間若啟動流化床溫升高再壓火，熱備用壓火時間將更長。要重新運(yùn)行而進(jìn)行熱備用啟動，在正常情況下很快，20-25min即可完成，壓火和啟動過程不消耗助燃用油，操作勞動強(qiáng)度較小，電除塵器可較晚退出或較早投入運(yùn)行，造成環(huán)境污染較輕。
2 流化床鍋爐的變負(fù)荷調(diào)峰運(yùn)行
流化床鍋爐的變負(fù)荷運(yùn)行是一個動態(tài)的過程，就是通過適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒ò堰\(yùn)行的負(fù)荷從一個數(shù)字穩(wěn)定到另一個所需值，在這個變化過程中要求鍋爐蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，流化狀態(tài)良好，床溫保持在允許變化的范圍內(nèi)，即不低于熄火溫度也不高于結(jié)焦溫度。調(diào)節(jié)負(fù)荷意味著改變鍋爐蒸發(fā)受熱面產(chǎn)生的蒸汽量，亦即改變蒸發(fā)受熱面的吸熱量。蒸發(fā)受熱面的吸熱量可用下式表示：Q=kFΔt 式中 k--蒸發(fā)受熱面的傳熱系數(shù)，kj/(m2·h·℃)；F--蒸發(fā)受熱面的面積，m2；Δt--流化床平均溫度與蒸發(fā)受熱面管內(nèi)工質(zhì)的溫差。
2.1 改變給煤量，促使床溫變化，溫差Δt變化(同時傳熱系數(shù)略有變化)，吸熱量也隨之改變，致使床溫達(dá)到新的平衡點穩(wěn)定運(yùn)行。簡單地說就是高負(fù)荷時增加給煤量，低負(fù)荷時減少給煤量，風(fēng)量則配合給煤量維持床溫在某個允許的范圍內(nèi)。
2.2調(diào)節(jié)靜止料層高度(或者說風(fēng)箱壓力)使床中顆粒濃度變化而使傳熱系數(shù)k發(fā)生變化，吸熱量也隨之改變，試驗表明，當(dāng)床溫和粒子尺寸不變時，換熱系數(shù)和粒子濃度的變化呈正比。高負(fù)荷時保持高顆粒濃度，低負(fù)荷時通過排放底料、控制循環(huán)灰量來保持低顆粒濃度，床溫則由煤量和風(fēng)量一起控制。
2.3 對大型循環(huán)流化床鍋爐停止部分爐床的流化運(yùn)行，進(jìn)行熱備用壓火處理。
這是一種既減少給煤量又降低傳熱系數(shù)和受熱面積的辦法，適用于多床結(jié)構(gòu)的大型循環(huán)流化床鍋爐較低負(fù)荷時的運(yùn)行。床溫和負(fù)荷對給煤量的變化較敏感，給煤量又極易調(diào)節(jié)，因此在運(yùn)行中通常用第一種方法來調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷變化較大時，第一、二種方法配合使用。對多床結(jié)構(gòu)的循環(huán)流化床鍋爐，還可考慮使用第三種方法。
3 結(jié)論
循環(huán)流化床鍋爐低負(fù)荷時水循環(huán)安全可靠，燃燒性能穩(wěn)定，燃燒效率高，過、再熱蒸汽溫度品質(zhì)合格，調(diào)節(jié)方便，負(fù)荷調(diào)節(jié)快速簡單，啟?？旖荩軡M足大幅度變負(fù)荷調(diào)峰和啟停調(diào)峰的要求，而且啟?；虻拓?fù)荷調(diào)峰運(yùn)行無需助燃用油，有突出的經(jīng)濟(jì)性。
