循环流化床锅炉控制分析

循环流化床锅炉控制分析

冯占山

(中电建甘肃能源华亭发电有限责任公司甘肃省平凉市744000)

摘要：随之科技的快速发展，循环流化床燃烧工艺也在不断的改进和提升，尤其因其在燃烧过程中的低污染清洁性能而受到关注。本文先对循环流化床锅炉的构造和运行机理进行分析，并在此基础上就如何进行脱硫脱硝以及相关技术工艺，谈一下个人的观点和认识，以供参考。

关键词：循环流化床，锅炉，热控

1、循环流化床锅炉的特点

一是对于燃烧类型要求不高，所以能够利用各式质量的煤或是其它可燃物作燃料，故而能把以往不能利用的可燃物转废为宝，进而达到保护环境的效果。二是可燃物利用率高。循环流化床锅炉对可燃物利用率在大部分时候均超过97%，利用程度几乎与煤粉一致。三是脱硫程度较大，循环流化床采用的脱硫方法相对来说是性价比较高的，其脱硫率一般都能达到90%以上。四是氮氧化物排放量较低，主要表现为燃烧过程是低温燃烧，在低温燃烧的状况下的氮氧元素是无法产生NOx;燃烧方法为分级燃烧，该燃烧方法能够极大的减少NOx的产生，同时还可以把产生为NOx进行复原，故而能够极大地减少了燃烧过程所释放的NOx的量，从而达到有效减少NOx排放量的效果。

调查发现，现阶段国内循环流化床锅炉脱硫技术并未得到广泛的普及和应用，可用于参考的数据材料和技术经验非常的少，以致于对循环流化床脱硫和脱硝技术工艺的参数设计不合理，脱硫脱硝效率也必然受到影响。随之现代工业的快速发展以及环保要求的不断提高，迫切要求创新和改进燃烧以及脱硫脱硝技术，这是时代发展的必然要求。

2、循环流化床结构以及运行机理

该种类型的锅炉主要有五个关键系统组成，分别是燃烧、物料循环、燃煤制备以及风烟和除渣排灰系统，其锅炉包含三个部分，即炉膛以及固体循环回路和尾部竖井等。炉膛是循环流化床系统中的锅炉心脏所在，燃料以及脱硫操作过程中所用到的石灰石均由此处进入。在实际运行过程中，经布风板一次风入炉，此时向上流动的气流会托起固体粒子，这是一个流化的过程，而且充满了炉膛的整个内部。对于二次风而言，其分两级进入锅炉炉膛之中，并由此实现了分级燃烧的目的。系统中的高效旋风分离设备捕获固体粒子以后，经水冷锥形阀分配固体粒子流量，其中部分经回料器进入到下炉膛用于平衡主循环回路中的相关固体粒子；其余部分则经旋风分离设备分离所得的固体粒子经换热器放热并送至炉膛之中。在此过程中，含有少量飞灰的烟气就会送至尾部的竖井中，最终从烟囱排出。

锅炉炉膛内的燃料应当充分的燃烧，采用的是湍流床方式，流化速度每秒钟可达3.5-4.5米，而且对炉膛截面进行了优化设计，其膜式壁管上布设了高铝质砖作为内衬；虽然锅炉燃烧过程中采用的燃料不同，但是燃烧效率可以达到98%以上。值得一提的是，循环流化床采用的是自动温控设施，在负荷变化范围内一直可以保持860度床温，同时这一恒定值也是最佳脱硫温度；循环流化床在保护环境方面以及节能降耗方面也有显著的应用效果，同时这也是可持续发展的要义。循环流化床自身具有高可靠性以及安全稳定性，而且其燃料的可利用率非常的高。循环流化床自身具有高可靠性以及安全稳定性，而且其燃料的可利用率非常的高。

对于汽水系统而言，其中的高压系统设备主要有省煤器以及蒸发受热面和锅筒等，采用自然的水循环模式。锅炉给水过程中，被将水引入到安装在尾部位置的烟道省煤设备进口集箱中，然后逆流而上经过水平安装的省煤设施管组引出管将其进入到锅筒之中。在具体启动过程中，如果给水未能流入到锅筒内部，则再循环管路即可将锅炉中的水自锅筒位置引入到进口集箱位置，以免管内出现滞汽现象。风烟系统也是非常重要的一部分，锅炉中的燃料燃烧过程中需要的空气压头较大，颗粒在流化床中可实现流化，在通过一次和二次风机的运作，可以将其送至锅炉炉膛之中。对于其它用风而言，主要是通过外部安装的换热器、冷渣器以及回料器流化风（其中主要来自于高压流化风机）。除渣以及排灰系统也是锅炉系统中的主要影响因素，关系着整个系统的正常运行与否，其中存在着大量固体粒子分离器以及炉膛等位置，而且持续循环。在此过程中，少量的极细小颗粒随着烟气进入尾部的烟道内部除尘器之中；多数粒子被分离设备捕获，然后经回料器以及换热器等设备循环至炉膛之中。

3、脱硫脱硝技术

3.1循环流化床脱硫技术

首先，燃烧之前的脱硫工艺。流化床燃烧之前的脱硫，主要是在煤燃烧之前将其中含有的硫成分脱掉。在这一阶段，主要是利用物理、化学洗选煤法以及煤气化液化法进行脱硫。煤在燃烧之前进行脱硫时，虽然存在着很多的问题与弊端，但是其应用优势体现在可以同时将灰分去除并且减轻运输量，对于锅炉磨损减轻具有非常显著的效果。值得一提的是，燃烧前的脱硫，可以实现部分少量硫资源的回收利用。

其次，炉中脱硫。循环流化床锅炉中的脱硫主要体现在燃烧时向炉内加入实力的固硫剂，比如CaCO3等物质，从而使燃料中的硫成分转变成硫酸盐，并且随着炉渣灰将其排掉。对此，较为典型的技术工艺是LIMB喷钙技术以及LIFAC脱硫法，脱硫率可达85%。其中，炉内喷钙技术方法，主要是将CaCO3磨成直径为30mm上下的颗粒，并且在900℃时将其喷入锅炉中，其受热分解以后就会产生氧化钙以及二氧化碳，与硫成分发生反应以后就会产生硫酸钙，即实现了脱硫之目的。锅炉中的化学反应是CaCO3→CaO+CO2；CaO+SO2+O2→CaSO4；CaO+SO3→CaSO4；CaO+2HCl→CaCl2+H2O。值得一提的是，CaCO3在受热以后就会分解成CaO，而且反应速度非常的快。

最后，烟气脱硫。现阶段国内外脱硫技术工艺中，烟气脱硫以及FGD技术在脱硫工艺中的应用最广泛，而且脱硫效果也比较理想。烟气脱硫分干法、湿法以及半干法等几种工艺，尤其是湿法脱硫占在PGD机组中的容量占比高达85%；其中，干法脱硫技术工艺相对比较简单，而且没有污水，具有耗低以及腐蚀性小等特点，只是脱硫效率不如湿法脱硫技术。对于半干法脱硫工艺而言，其主要包括旋转喷雾干燥法以及烟道内喷吸收剂等方法，其主要的工艺特点是气、液、固三相内可以进行脱硫。湿法脱硫主要有石灰石法以及钠碱双碱法和碱式硫酸铝一石膏法等，脱硫效率高，而且操作安全可靠，但是易产生二次污染物，脱硫以后烟气需进行加热，腐蚀、结垢现象常见。

3.2循环流化床脱硝技术

循环流化床燃烧过程中，NOx的排放控制非常重要，同时这也是脱硝工艺的重点和难点。烟气脱硝过程中，可采用干法和湿法进行脱硝，其中前者又包括选择性催化还原以及非选择性催化还原法和氧化铜法等。对于非选择性催化还原法（即SNCR）而言，其脱硝效果非常的显著。循环流化床燃烧脱硝过程中，主要的技术方法是气相反应脱硝法、液相反应脱硝法，其中前者为干法，而后者为湿法。在干法脱硝过程中，以非选择性催化还原法为例，（即SNCR）。

结束语

总而言之，循环流化床结构安全可靠，经济实用性非常的强，而且具有较好的脱硫脱硝效果，在当前环保主题和能源形势下，该技术具有很大的应用优势和潜力。在未来发展过程中，我们应当立足实际，不断创新和改进循环流化床燃烧锅炉结构，对机组运行加强管理，通过加强脱硫脱硝技术工艺的深入研究，来提高活性炭的有效利用率。

参考文献：

[1]郑建港.循环流化床锅炉燃烧优化控制系统在锅炉节能方面的应用[J].科技经济导刊，2017，(24):133.

作者简介：

冯占山（1990.08.17-至今），男，黑龙江省鸡东县，大学专科，助理工程师。