流化風(fēng)速和一、二次風(fēng)配比
1 ．流化風(fēng)速
流化風(fēng)速是循環(huán)流化床鍋爐的重要特征參數(shù)。當(dāng)氣體和固體顆粒的特性一定時(shí)，要求一定的流化風(fēng)速來(lái)保持床層的正常流化狀態(tài)．顯然，如果運(yùn)行風(fēng)速提高，則鍋爐會(huì)比較緊湊，斷面熱負(fù)荷也較高。此時(shí)，為保證燃料和石灰石順粒能有足夠的爐內(nèi)停留時(shí)間和布置足夠的受熱面，通常的做法是增加爐膛高度或提高分離器效率、加大循環(huán)物料量。但這不僅會(huì)增加磨損，而且可能導(dǎo)致鍋爐造價(jià)提高。另外，雖然燃燒效率可以有所提高，但是由于風(fēng)機(jī)等的電耗增加，鍋爐的整體效率反而可能會(huì)下降；如果選擇低的運(yùn)行風(fēng)速，則會(huì)給總體嫩燒及傳熱帶來(lái)一系列問(wèn)題．從而影響循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。因此，流化風(fēng)速的選擇應(yīng)在二者之間綜合考慮。一般的，循環(huán)流化床鍋爐額定負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行風(fēng)速選擇在5.5m/s左右。具體選擇時(shí)必須根據(jù)燃用的燃料以及顆粒粒徑等不同情況而有所變化。計(jì)算表明，當(dāng)灰顆粒粒徑為100-400m ，床溫為900℃ ，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)流化速度為6m/s ，低負(fù)荷時(shí)為3m/s時(shí)，則可始終保持穩(wěn)定的流化狀態(tài)。幾臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行風(fēng)速，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。實(shí)際上，斷面熱負(fù)荷的選擇與運(yùn)行風(fēng)速的選擇是相關(guān)聯(lián)的。因?yàn)橹灰�燃料及過(guò)剩氧量一定，運(yùn)行風(fēng)速與斷面熱負(fù)荷兩者中只要有一個(gè)確定，另一個(gè)也隨之確定。斷面熱負(fù)荷一般可選擇為3-5MW／m²左右。
在循環(huán)流化床鍋爐中，鍋爐的截面熱負(fù)荷較高，這是因?yàn)檠�環(huán)流化床內(nèi)強(qiáng)烈的氣固混合促進(jìn)了熱量的快速釋放和傳遞而導(dǎo)致的。
2 ．一、二次風(fēng)配比
正如所知，在循環(huán)流化床鍋爐中，為控制NOz的排放和降低風(fēng)機(jī)的能耗，往往將燃燒需要的空氣分成一、二次風(fēng)從不同位置分別送人流化床燃燒室，在密相床內(nèi)形成還原性氣氛，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒．另外，一次風(fēng)率（一次風(fēng)量占總風(fēng)量的份額）直接決定著密相床的燃燒份額。在同樣條件下，當(dāng)一次風(fēng)率升高時(shí)，密相床燃燒份額增加，此時(shí)要求有較多的低溫循環(huán)物料（用來(lái)冷卻床層的低溫循環(huán)物料可能來(lái)自分離器搜集下來(lái)的經(jīng)過(guò)冷卻的循環(huán)灰，或者是來(lái)自沿爐膛周?chē)�膜式水冷壁落下的循環(huán)灰）返回密相床，帶走燃燒釋放熱量，以維持密相床溫度．如循環(huán)物料量不足，就會(huì)導(dǎo)致流化床溫度過(guò)高，無(wú)法增加熱輸入（即多加煤），負(fù)荷上不去。
一、二次風(fēng)比例的確定主要取決于如下因素：
( l ）降低N儀的排放。對(duì)于高揮發(fā)分的煤種，在爐膛下部缺氧燃燒時(shí)有助于焦炭和CO對(duì)NO的還原（還原為NZ ）。從降低Nq的角度看，一次風(fēng)率較小、二次風(fēng)率較大為佳，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中還必須考慮其他因素。
( 2 ）風(fēng)機(jī)壓頭．由于一次風(fēng)通常由布風(fēng)板送人，這樣一次風(fēng)就必須克服布風(fēng)板和循環(huán)流化床底部密相區(qū)域的阻力，因而需要采用高壓風(fēng)機(jī)。而二次風(fēng)在爐膛密相區(qū)上方給人，風(fēng)機(jī)所需壓頭較低，可以降低總能耗。
( 3 ）密相區(qū)的流化及燃燒。從脫硝（控制氮氧化物的排放）和降低能耗考慮，二次風(fēng)率較大為好。但如果二次風(fēng)率過(guò)大，則密相區(qū)內(nèi)顆粒的流化就可能有問(wèn)題。由于一次風(fēng)必須保證密相區(qū)顆粒正常流化．一次風(fēng)率過(guò)低，密相區(qū)的截面就必須很小，而這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所不允許的。另一方面，從燃燒的角度看，由于循環(huán)物料是從密相區(qū)返回的，溫度較低的一次風(fēng)和燃料亦從此加人，密相區(qū)本身作為一個(gè)穩(wěn)定的加熱源，必須保證在密相區(qū)有一定的燃燒份額，才能保證該區(qū)域的溫度。臂如，若燃用寬篩分徽料，因本身會(huì)有一部分大顆粒停留在密相區(qū)，所以必須在密相區(qū)送人足夠的氣體，以使這部分燃料燃燒或氣化。因此，一次風(fēng)率多選擇在50％左右，對(duì)無(wú)煙煤則可達(dá)60％以上。
綜合考慮上述因素，一般的，當(dāng)燃用劣質(zhì)燃料時(shí)，應(yīng)采用較高的一次風(fēng)率，燃用高揮發(fā)分燃料時(shí)可采用較低的一次風(fēng)率。
四、床層溫度
循環(huán)流化床床溫的選擇應(yīng)該根據(jù)燃燒的穩(wěn)定性、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，以及環(huán)境保護(hù)等方面的要求綜合考慮。從燃燒和傳熱角度看，提高床溫有利于強(qiáng)化燃燒和傳熱，有利于提高燃燒效率和鍋爐效率，特別是對(duì)于一些難著火燃料（如無(wú)煙煤等）。但是，床溫的上限受到灰的變形溫度（DT）限制。一般在流化床密相區(qū)．燃燒中顆粒的表層溫度比床溫高100-200℃ 。因此，床溫應(yīng)該比灰的變形溫度低150- 250℃ ，才能保證不結(jié)渣。對(duì)于多數(shù)煤種，灰的變形溫度約為1100-1200℃ ，故床溫應(yīng)在850-950℃ 。另外，床溫的下限應(yīng)考慮焦炭的著火。焦炭著火溫度約為800℃ ，故床溫不應(yīng)低于800℃。否則，可能燃燒不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致熄火。當(dāng)需要加入石灰石進(jìn)行爐內(nèi)燃燒脫硫時(shí)，由于石灰石的最佳脫硫溫度在850 ℃ 左右，床溫應(yīng)與之接近；另外，床溫升高N0²會(huì)增加，但床溫降低NO又會(huì)增加。綜合上述情況，可以認(rèn)為，當(dāng)燃用的嫩料硫分較高時(shí)，為達(dá)到最佳脫硫效果，同時(shí)兼顧高效燃燒的要求，床溫應(yīng)控制在850-900℃ ，一般不宜超過(guò)900℃；但如果燃用的燃料硫分較低，則可以主要從燃燒效率的角度進(jìn)行考慮，在保證床層不結(jié)焦的情況下，床溫可以適當(dāng)提高，一般可取為900 ? 950℃。雖然，此時(shí)N儀的排放會(huì)稍高一些，但只要采用合理的分級(jí)燃燒，增加量并不太大．而且還可適當(dāng)降低NO的排放。
目前，循環(huán)流化床鍋爐中床溫的控制，一般采用在密相區(qū)布置受熱面和布置外置流化床換熱器兩類(lèi)方案口這兩類(lèi)方案的床溫控制模式有所不同：前者的控制主要靠調(diào)節(jié)風(fēng)量和返料量，即一是加大風(fēng)量將密相區(qū)熱量帶人爐膛稀相區(qū)，二是改變床內(nèi)的固體顆粒濃度，從而改變床內(nèi)的吸熱量；后者則是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入外置流化床換熱器與直接返回嫩燒室的固體物料的比例，進(jìn)而調(diào)節(jié)總循環(huán)物料的溫度來(lái)控制床溫的。
另外，爐膛出口煙溫應(yīng)大于焦炭的著火溫度而低于灰的變形溫度。目前設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床鍋爐的爐膛出口煙溫常與床溫保持一致。
五、循環(huán)物料．和物料平衡
循環(huán)流化床鍋爐中的循環(huán)物料量是設(shè)計(jì)和運(yùn)行中最重要的指標(biāo)之一。它與爐內(nèi)傳熱、受熱面的結(jié)構(gòu)布置、燃燒特性、燃燒效率、脫硫效率、鍋爐自用電率、磨損、積灰、分離效率及分離器的布里方式等密切相關(guān)。目前，常用飛灰攜帶率（也稱(chēng)固氣比，指1kg 煙氣夾帶飛灰的質(zhì)量）和物料循環(huán)倍率來(lái)衡量物料循環(huán)量。一般情況下，循環(huán)倍率越高，飛灰攜帶率越大。
在循環(huán)流化床鍋爐中，一方面，循環(huán)物料最增加會(huì)使燃料顆粒和脫硫劑在床內(nèi)的總體停留時(shí)間延長(zhǎng)，從而提高燃燒效率和脫硫效率；另一方面，由于床內(nèi)固體顆粒濃度隨物料循環(huán)量的增加而增加，物料循環(huán)量增加會(huì)使受熱面的傳熱增加，從而增加床內(nèi)受熱面的吸熱量，但物料循環(huán)量的增加會(huì)使床層總阻力增加，從而增加風(fēng)機(jī)的壓頭，致使電耗增加。所以，在選擇循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)物料量時(shí)，必須進(jìn)行綜合考慮。目前，循環(huán)物料量的選擇有從提高燃燒效率考慮的，也有從追求較高脫硫效率考慮的。
國(guó)外考慮較高循環(huán)倍率的主要原因，一是提高脫硫劑石灰石的利用率，二是擴(kuò)大負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍和對(duì)燃料的適應(yīng)范圍；三是提高床層與受熱面之間的傳熱系數(shù)，以解決大型鍋爐受熱面布置的困難；四是降低N （入的排放。很明顯，提高循環(huán)倍率，由于顆粒的循環(huán)次數(shù)增加，燃盡時(shí)間延長(zhǎng)，煤的燃盡率會(huì)提高，飛灰及灰渣含碳量將降低，鍋爐效率也會(huì)提高。但理論和實(shí)踐均表明，當(dāng)循環(huán)倍率增加到一定程度，若再進(jìn)一步加大循環(huán)倍率，燃燒效率的提高并不明顯。如果僅考慮脫硫的要求，循環(huán)倍率的提高對(duì)提高石灰石的利用率、降低鈣硫比( Ca/S）是十分有效的。實(shí)踐證明，當(dāng)循環(huán)倍率為8-15,煙氣中濃度完全可以控制在200mg/rn3以下。因此，從提高石灰石利用率角度來(lái)看，應(yīng)適當(dāng)提高循環(huán)倍率。
物料循環(huán)倍率的變化可以改變爐膛和尾部受熱面的熱量分配，以保證在煤種發(fā)生變化時(shí)床溫保持穩(wěn)定。當(dāng)燃用優(yōu)質(zhì)煤時(shí)，可以加大物料循環(huán)倍率，以保證不會(huì)發(fā)生高溫結(jié)渣；燒劣質(zhì)煤時(shí)，可以減少物料循環(huán)倍率，以避免發(fā)生低溫熄火。因此，對(duì)于嫩用煤種變化較大的循環(huán)流化床鍋爐，在設(shè)計(jì)時(shí)，物料循環(huán)倍率的選取應(yīng)考慮留有足夠的余量。
實(shí)際上，物料循環(huán)倍率的高低還受到循環(huán)灰分離器效率的制約。循環(huán)倍率越高，要求的分離效率越高。對(duì)于高倍率的循環(huán)流化床鍋爐，分離效率必須大于99 %；而對(duì)于低倍率的循環(huán)流化床鍋爐，分離效率在95％即可達(dá)到要求。因此，選擇較低的循環(huán)倍率，可以降低對(duì)分離器效率的要求，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、阻力低的分離裝置，以降低鍋爐造價(jià)。在循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須保持床內(nèi)固體物料的平衡，即排出燃料燃燒產(chǎn)生的灰渣后，床內(nèi)還應(yīng)維持合理的物料濃度。灰分、未嫩盡的炭粒和晚硫劑。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的固體物料主要是燃料帶人的另外，對(duì)于灰分較低的煤種，還必須補(bǔ)充惰性床料。循環(huán)流化床鍋爐主要有三個(gè)灰渣排放口：鍋爐尾部（被除塵器收集）；流化床底部排值口．回料機(jī)構(gòu)（或外里流化床換熱器）排放口。另外，在對(duì)流豎井下的煙道轉(zhuǎn)彎處可以設(shè)置臨時(shí)排放口。流化床底部排渣口主要排出一些不能被流化風(fēng)帶走的大順粒床料。如果這部分床料不及時(shí)排出，會(huì)在布風(fēng)板區(qū)域累積，造成流化質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)影響鍋爐運(yùn)行。底部排渣口的排渣溫度等于床溫。回料機(jī)構(gòu)（或外置流化床換熱器）的排灰由系統(tǒng)灰平衡確定．當(dāng)爐膛阻力升高至一定程度時(shí)，可進(jìn)行回料機(jī)構(gòu)排灰，以維持系統(tǒng)灰平衡，減少對(duì)尾部受熱面的磨損和尾部除塵器的負(fù)荷。除塵器排灰與常規(guī)鍋爐相同。