煤炭是我国重要的能源，据国家能源局公布的“十二五”能源规划内容中所述，预计到“十二五”阶段末即2015年，煤炭在一次能源消费中的比重为63%，可见，煤炭在一次能源消费中仍占主导地位。而这些煤炭中又有84%是直接用于燃烧的，其燃烧效率的高低，燃烧所产生大气污染物的治理程度等，直接影响到建设资源节约型、环境友好型和谐社会的目标。
循环流化床(CFB)锅炉具有燃烧效率高、污染物排放量少、煤种适应性强、负荷调节范围广、灰渣易于实现综合利用、易于进行旧锅炉改造等诸多优点。因此，在我国得到了快速的发展。但与西方发达国家以燃煤脱硫、脱硝为主要目的不同，我国使用循环流化床锅炉的主要目的是能燃用劣质燃料，因此，有着为数众多的小容量机组，锅炉也多为75 t/h以下的中小型锅炉，在实际投运中存在诸多问题。下面结合某电厂40 t/h循环流化床锅炉的运行情况，分析循环流化床锅炉运行中常见的出力不足，无法达到设计值的问题，并找出相应的解决办法。
1、案例分析
1.1 40 t/h循环流化床锅炉运行现状
某厂是以煤矸石为燃料的发电兼供热的小型热电站，在消化煤矸石的同时，产生了大量S02及粉尘，对环境造成了很大污染，为适应国家新的环保要求，该厂进行了供热环保改造，将原来落后锅炉淘汰，改为现在使用的循环流化床锅炉，型号为：JG - 40/3. 82 -M。投产后，锅炉的运行状况一直不理想，达不到设计要求，主要表现在出力不足，炉膛出口温度偏低。由于锅炉运行状况不理想，使得该厂煤耗较大、用电居高不下，并对该厂肩负的冬季供暖任务的完成带来很大困难。
1.2锅炉运行技术参数
2010年11月～2011年2月锅炉蒸发量见表1．锅炉运行技术参数见表2。
通过分析锅炉运行技术参数可以发现，锅炉实际蒸发量均值为34.5 t/h，仅能达到设计值的86%，而炉膛出口温度为750C，仅能达到设计值的87%，可见，炉膛出口温度的偏低使得蒸发量不足，进而使得锅炉出力达不到额定值，最终影响到了整个电厂的安全经济运行。
1.3影响锅炉运行状况的主要因素
对循环流化床锅炉而言，可能引起炉膛出口温度降低的原因有：风机出力低、炉膛漏风大、主副床物料循环不好、悬浮段温差大、煤质差、燃料颗粒粗细配比不合适等，经过该厂技术人员的逐步分析与排查，结合该厂实际生产情况，最终确定了如下几项主要因素。
三门峡富通新能源生产销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要燃烧和使用秸秆颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料等，如下图所示：
1)主副床物料循环不好。循环流化床燃煤技术对煤在炉内的燃烧时间有一定要求(通常至少要求4 s)，由于40 t/h及以下锅炉受成本等因素的制约，炉膛高度有限，因此，常用增加副床的办法来弥补烟程的不足，副床流化速度较低，物料在其中充分燃烧后，副床渣中可燃物含量低于1010，从而使得锅炉整体效率得以提高。在主副床温的选择上，综合考虑结渣的危险性、脱硫效果、氮氧化物的控制等相关因素，最终设计确定主床温度850—950C，副床比主床低50℃，副床上中下相差50℃。但在实际运行中发现，副床温度明显低于规程要求的温度，而主床温度高，见表3。主床物料交换不到副床的物料，从而影响到炉膛出口温度。
2)粗细颗粒配比不合适。循环流化床锅炉因为没有制粉系统，输煤系统破碎后的燃煤直接进入炉膛燃烧，同时它不要求所有送人的燃料在一次通过炉膛就实现完全燃烧，因此．对燃煤颗粒粒度的分布要求比较严格。临界流化速度、运行速度和飞出速度与颗粒粒径的关系见图1。
由图l可知，当颗粒直径d= 2.6 mm时，其运行速度已经超过了d =0.8 mm粒径的飞出速度，这样，当2.6 mm直径的粒径燃烧时，0.8 mm直径的粒径很容易被飞灰带出炉膛，使得锅炉煤耗增加，经济性差。
可见，这些颗粒粒度的具体构成对燃烧和传热起着很重要的作用。通常，按尺寸大小可将颗粒可分为
图1临界流化、运行和飞出速度与颗粒粒径关系图三种形式：第一部分是粗颗粒，主要在床内停留与燃烧，最终以底渣的形式排出炉外，第二部分是细颗粒，它们会逃离炉膛和旋风分离器作为飞灰排出；第三部分是中等颗粒，它们在床内循环燃烧直至磨细作为飞灰排除。
若粗颗粒太多，则会降低传热并且使流化不均；若中等颗粒太多（由于在目前循环流化床锅炉设计运行中，一般都不排放循环灰），又会使循环灰在炉内会越积越多，使床压升高，炉膛上部颗粒浓度升高，使实际运行锅炉偏离设计值。因此，适当选取颗粒粒度对循环流化床锅炉流化、传热与燃烧非常重要。
该厂机组投运后，经过对燃料粒度统计后发现，虽然经过了破碎筛分系统，但燃料中粗颗粒偏多，粗细颗粒配比达不到设计要求，使得锅炉流化不均匀，降低了传热与燃烧，最终使炉膛出口温度低于设计值。颗粒粒径见表4。
3)悬浮段温差大。由烟气夹带出床层的细颗炭粒和少量挥发分在悬浮段内继续燃烧释放的热量和受热面吸收的热量的热平衡决定了悬浮段的烟温分布。由于该电厂为矸石电厂，燃料为煤矸石，化学反应活性较差，燃烧不充分，放热量不足，因此，温度衰减很块，造成整个悬浮段温差降很大，实际检测到悬浮段温差约170℃，远高于设计要求的73℃。温差值见表5。
2、解决问题的办法
2.1 改造烟风系统
1)调整一次风与二次风的配比。循环流化床锅炉由于自身燃烧特点，使得其烟风系统与其它锅炉有很大区别，风机数量多，压头差异大，管路结构复杂。其中，一次风的主要作用是作为床料的流化风以及为燃料初期燃烧提供氧量，需要克服布风板阻力、料层阻力，因此，一次风机压头高，流量大；二次风的主要作用是为燃料燃烧提供后续氧量，进入炉膛加强炉内空气扰动，实现燃料的分级燃烧，并尽量实现燃料的充分燃烧。
在原来的烟风系统条件下，一次风比过高，这必然导致高的密相区燃烧份额，此时就要求有较多的温度低的循环物料返回密相床，而实际运行中，物料循环很不充分，直接导致锅炉出力上不去。返料量和一次风量的关系见图2。
该厂结合烟风系统的独特性，经过研究与总结，在运行时，调整了一次风与二次风的配比，将一次风降低到流化状态运行，同时适当增加二次风量，保证副床物料流化，达到主副床物料良好循环的效果。
2)拆除主副床间的挡墙。在冷态实验时，发现副床物料流回到主床的物料比例较少，主副床循环差，主床温度高，给煤困难。因此，将原来烟风系统中主副床间的挡墙全部拆除，使得主副床间循环量增加，副床温度得以提高。
通过对烟风系统的调整与结构改造，主床温度在900℃—950℃之间运行，副床温度在850℃～900℃之间运行，沸下点温度也能达到780℃～830℃。
2.2改造破碎筛分系统
该厂使用的破碎机为环锤式破碎机，燃料以煤矸石为主，燃料由进料口进入破碎室后，在高速旋转、交错排放的锤头冲击下，受到剪切、研磨、挤压、滚碾等综合力的作用，从而破碎到相应的粒度。在实际运行中发现，由于破碎机二次筛分筛板间隙为10 mm，导致最终破碎后的颗粒较大，无法满足JG - 40/3. 82 -M循环流化床锅炉对入炉煤粒度的设计要求(8 mm以下颗粒占95%)，将原来二次筛条状筛板间隙由原来的10mm调整为8 mm，大颗粒经过返料皮带，经过再次破碎后，再回到皮带，从而提高了8 mm以下细颗粒的比例，通过调整后，8 mm以下颗粒所占比例由之前的75%上升到了85%，大大改善了锅炉的传热与燃烧性能。
2.3增加卫燃带高度，降低悬浮段温差
在炉膛四周使卫燃带高度由原来的?16.3 m增加到V 19.3 m，增加3m后，水冷壁吸热减少，炉膛温度提高，同时悬浮段飞灰颗粒因炉膛温度高而能够充分燃烧，这样，新的热平衡形成了，炉膛出口温度也相应提高了。
通过调整后，炉膛出口温度提高到820℃～860℃，悬浮段温差减小，达到设计要求。
3、结语
循环流化床锅炉作为一种新型燃烧方式，虽然具有诸多优点，但其独特的燃烧方式也对烟风系统、破碎筛分系统以及其它相关辅机设备具有特别的要求，只有各系统设计调整达到相应要求，才能使循环流化床锅炉运行稳定、高效。
通过调整后，炉膛出口温度达到了要求，相应地，锅炉蒸发量也提高了5.5 t/h，达到了设计值40 t/h。同时，锅炉的蒸发量达到设计值后，也使得该厂能够圆满完成冬季的发电供热任务。
