中温返料CFB锅炉在低负荷运行时的协调优化控制模型研究

　　CFB锅炉因其具有可操作负荷范围宽、燃烧效率高、可燃用劣质煤等显著特点而在我国获得突飞猛进的发展。但CFB锅炉在低负荷运行时往往会因为燃煤量和返料灰量的减少而使床温、汽温的安全操作变得异常困难，对中低温返料CFB锅炉更是如此。本文介绍了笔者基于协调优化控制技术解决中温返料循环流化床锅炉在低温运行过程中床温和汽温如何同时兼顾的难题，一年多来的实际运行数据表明：当75t/h中温返料CFB锅炉运行在额定负荷的50%～60%时，在保持其相对高床温的前提下，对汽温的协调操作收到了良好的效果——可提高平均汽温20℃以上，有效地保证了汽轮发电机组的安全与经济运行。

　　一、引言

　　循环流化床(CFB)锅炉以其燃料适应性强、燃烧效率高、负荷调节性能好、污染物排放低等显著特点而在我国获得突飞猛进的发展，我国第一台装备于电站的循坏流化床锅炉十1988年诞生于山东明水热电厂，尽管CFB锅炉在我国的出现才二十多年，但无论从数量到单机规模目前都走在了世界前列。据统计，截至到2008年底我国共有35t/h以上不同容量等级的循环流化床锅炉5000多台。

　　对循环流化床(CFB)锅炉的最重要的操作是对返料灰循环量的控制，如果返料灰的循环出现问题，则整个循环流化床 (CFB)锅炉的运行状态将无法正常地建立起来甚至会导致高温结焦、停炉等安全事故。从返料温度等级来划分CFB锅炉有高温返料和中低温返料。高温返料CFB锅炉由于返料温度与床温持平，对床温的控制主要体现在煤与风的搭配上,由于其返料量的多少是建立在自平衡之上的，其操作就相对容易一些;但中低温返料CFB锅炉则由于其返料灰温度比床温低300℃～500℃,返料灰的多少不仅会极大地影响锅炉负荷、汽温，更会直接影响到床温乃至整个锅炉的安全，因此在中低温返料CFB锅炉低负荷运行时如何使锅炉负荷、汽温和床温都得到安全、稳定地保证是一个相对困难的问题。

　　本文将以福建石狮热电有限责任公司的两台燃用福建无烟煤的上海东锅生产的75t/h中温返料CFB锅炉(DG75/3.82一11型)为例探讨这个问题。

　　二、中温返料CFB锅炉及其低负荷运行问题

　　2.1 福建无烟煤及CFB锅炉设计特点

　　福建无烟煤是世界上有名的劣质煤之一，具有着火点高 (900℃～950℃)、挥发份低(一般为2%～4%)且析出时间长、灰熔点低(灰的变形温度tl一般在1100℃左右)以及煤质脆燃烧易爆裂和细小颗粒含量多(小于lmm的煤粒占一半左右)等特性，在链条炉上都是很难燃烧的。

　　为了能够燃用劣质的福建无烟煤，福建石狮热电有限责任公司与东锅在设计生产时就采用了低流速、高炉膛、中物料循环倍率、敷设长卫燃带等措施;高过、低过受热面安装在炉膛出口，主汽温度控制采用喷淋式减温器。近十年的运行数据表明：DG75/3.82-11型锅炉可燃用低位发热值13.6～27.5MJ/kg 、含碳量36%～86%的福建无烟煤，出力可从 40～90t/h ，平均热效率曾达到84.52%，比同容量燃用福建无烟煤的煤粉炉还高2%～3%以上。