循環液化床鍋爐啟動過程的問題及對策分析

張勁銳 張明智

（哈爾濱電站設備成套設計研究所，黑龍江 哈爾濱 150046）

前言

某電廠2臺DG450/9.81-1型CFB鍋爐，它的燃燒設備由燃燒室、給料裝置、分離裝置、回送裝置、燃油點火裝置等主要部件組成。燃燒室底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風室，通過膨脹節與風道點火器相連，有2臺風道高能點火燃燒器，爐膛密相區水冷壁前后墻上還分別設置了2只床上點火油搶，用于鍋爐啟動點火和低負荷穩燃。一次風由點火風道進入燃燒室底部的水冷風室，進而通過布風板、風帽，提供足夠的流化風。

1 啟動過程的問題及原因分析

1.1 床料的選擇

床料作為一個蓄熱體，在循環流化床鍋爐的點火過程中具有很重要的作用，床料一般要經過加熱升溫、快速引燃和向穩定狀態過渡等幾個階段。從DG450/9.81-1型循環流化床鍋爐的啟動升溫曲線可以看出，床料的加熱是一個相對較長、較平穩的過程，升溫的熱量來自于床下熱煙氣。在以往啟動過程中，有時擔心啟動過程中出現其他問題，增加啟動時間，使得在并網初期只剩下較少的床料，大部分床料以被吹走，所以選擇較厚的床料啟動。但是由于床料多，爐膛床壓就比較高，點火初期升溫速度還比較好控制，可以按照升溫曲線進行。隨著床溫的增加，由于床料太厚，要使床料正常流化，需要較大的流化風，加熱床料提高床溫需要更多的熱量，這就需要增加風道高能點火燃燒器出力，根據規程要求，將床下風道點火器出口煙氣溫度控制在982℃且風室風溫在870℃以下，這時還應考慮到點火風道中耐火材料的承受能力，根據廠家的要求，風道壁溫要小于1300℃，由于高能點火燃燒器周界風量小，風道點火燃燒器出口煙溫得不到很好的控制，經常處于超溫狀態，燒壞點火風道。由于加熱床料需要較長的時間，所以既增加了點火時間，又增加了耗油量。

1.2 點火風道爆燃

運行人員在點火過程中，為提高床溫溫升率，縮短點火時間，使用流化風量較小，床料得不到良好的流化，啟動燃燒器燃燒不良，燃油不能充分燃燒，產生的油氣不能及時吹進爐膛抽走，點火風道內積聚大量油氣，常造成啟動燃燒器滅火。點火初期往往用1只點火燃燒器，待此燃燒器滅了以后，風道不進行充分的吹掃，就緊急點另1只點火燃燒器，此時由于風道有大量的油氣，有充分的空氣（流化風），一但遇到明火，會使點火風道內油氣爆燃，造成點火風道損壞。

1.3 主蒸汽壓力偏高，主蒸汽溫度低

在點火過程中，壓力上升較快，溫度上升較慢，當壓力達到汽輪機沖轉要求時，溫度卻達不到。只能緩慢升溫，增加了點火時間。

1.4 主蒸汽壓力、溫度急劇升高

床溫達到750℃左右時，燃煤易發生爆，床溫變化率大幅上升。在幾次調峰啟動過程中，床溫600℃時開始試投煤，此時燃煤得到加熱、干燥，揮發，分析出燃燒，夾帶少量的細顆粒燃燒。床溫從600~750℃，床溫雖然不斷升高，但燃煤顆粒并沒完全燃燒，當揮發分析出時，煤顆粒的表面積最小，此時隨著煤粒內部氣相物質的逐漸析出煤粒開始膨脹，有時會在煤粒中形成很高的壓力，使煤粒產生破損，即產生煤粒的一級破碎。使床內積聚著大量的易燃焦碳，當床溫達到750℃左右時大量的焦碳顆粒開始燃燒，造成床溫變化率大幅上升，床溫跳躍式升高。主蒸汽壓力、溫度急劇升高。

2 采取的措施

2.1 在床料的選擇上，初始床料可以是粗石灰石也可以是爐渣，粒徑為0～6mm。加入量為850～900mm床高。床料添加完畢后，應做流化實驗，檢驗流化是否正常。按規定依次啟動各風機，然后調整流化風量，隨著流化風量的增加，床面才開始出現鼓泡現象，最終達到初始流化狀態，記錄最小流化風量，以便在點火、運行時做為參考。床料的粒徑分布應該合理，符合鍋爐廠提供的粒徑寬篩分要求。床料過細，不利于蓄熱；床料過粗，會延長加熱時間。另外床層不能太薄，床層太薄不僅不利于蓄熱，而且容易造成床面吹穿，流化不良，對后期著火及帶負荷不利。選擇了合適的床料量和床料粒度，在點火過程中，基本可以按照給定的升壓曲線進行，點火燃燒器的出力得到了控制，風道點火燃燒器出口煙溫也控制在合理的范圍內，縮短了點火時間，避免了燒壞點火風道，節省了點火用油。

2.2 點火風道的防爆。根據流化實驗確定的最小流化風量，在吹掃和點火過程中，流化風量不小于最小流化風量，以保持點火風道到爐膛的通風良好。點火前爐膛吹掃5min，按程序啟動點火燃燒器，調整油量，觀察燃燒情況，調到最佳燃燒狀況。當點火燃燒器滅火時，及時切除燃料，吹掃5min，待將油氣充分吹掃干凈后，方可再次啟動點火燃燒器，包括啟動另外1只。2只點火燃燒器啟動時間間隔應在5min以上，并且運行中的點火燃燒器應燃燒良好。

2.3 循環流化床鍋爐在啟動過程中的升溫

為提高啟動過程中主蒸汽溫度的溫升率，加大了汽輪機電動主閘門門前疏水管管徑，加大了總的排汽量。同時在點火初期將旋風分離器的向空排汽打開，以增大總的排汽量。通過增大總的排汽量，升溫、升壓基本上按照鍋爐廠給定的曲線進行。值得注意的是，隨著壓力、溫度的升高，要密切監視過熱器的壁溫，隨時關閉旋風分離器的向空排汽，避免過熱器超溫。

2.4 防止爆燃及發生暴燃后采取的對策

當床溫達到600℃時，達到投煤條件，此時可以，在左右爐膛區域各啟動1臺給煤機，并將出力調至爐膛額定燃料量的50%，進行一次3~5min的給煤，然后停止給煤機，觀察氧量變化及床溫變化，當床溫先降后升并且逐漸增大，氧量開始下降時可判斷燃煤已經著火。在此階段主要以揮發分析出與燃燒為主，化學反應速率遠低于擴散速率，揮發分析出后形成的多孔大顆粒焦碳在此工況下也開始燃燒，無孔大顆粒焦碳則不能燃燒，所以此時不能連續給煤，應采用脈動的給煤方式進行，使床溫緩慢上升，避免聚集大量未燃燒的焦碳顆粒。隨著床溫的逐漸升高，焦碳處于動力燃燒或過度燃燒工況，此時焦碳內部的小孔增加，這樣就削弱了焦碳內部的連接力，當連接力小于施于焦碳的外力時，焦碳產生碎片即二級破碎，二級破碎是在揮發份析出后的焦碳燃燒階段發生的，控制好此階段的床溫上升速率，就能避免焦碳爆燃，避免床溫階躍，此時床溫達到750℃左右，可以連續給煤。如果沒控制好升溫速度，發生床溫大幅升高時，不要盲目的大幅加大流化風，應在調節流化風的同時觀察床溫變化率，待床溫變化率上升變緩，可停止加流化風。接下來會發現床溫變化率有下降趨勢，此時應注意及時補充相應的煤量，否則會由于循環流化床的熱慣性，使床溫下降較快，如果調節不及時，會使床溫出現多次反復，影響升溫升壓。

3 結束語

通過對循環流化床點火過程各階段的分析，針對點火過程中出現的問題，找出了相應的對策，避免了燒壞點火風道、點火風道爆燃、床溫階躍變化等事故的發生，有效的縮短了鍋爐啟動時間，節省了啟動用油。由于循環流化床鍋爐較大的熱慣性，所以在投煤以后煤量變化所造成的擾動有一定的遲滯性，所以要根據煤量、風量的變化總結其變化規律，更好的指導鍋爐的啟動，使鍋爐啟動按照鍋爐廠給定的升溫升壓曲線進行。

[1]岑可法，倪明江等.循環流化床鍋爐理論設計與運行[M].中國電力出版社，1997.

[2]劉德昌.流化床燃燒技術的工業應用[M].中國電力出版社，1998.