木炭點火在小型循環流化床鍋爐的應用

張 峰，張 永，王秀娟

（山東華聚能源公司南屯礦電廠，山東 鄒城 273515）

一、引言

循環流化床鍋爐是一種高效、節能、低污染的鍋爐，應用廣泛。但其存在點火時間長、耗油量大、費用高、污染大等問題，尤其在新建鍋爐調試過程中，點火成功率低是常見現象。華聚能源公司南屯礦電廠通過鉆研探索，提出循環流化床鍋爐木炭點火法，提高了鍋爐點火的安全性，降低了鍋爐點火費用，為鍋爐安全、環保、穩定、經濟運行創造了有利條件。

二、鍋爐點火原理與點火方式簡介

1.鍋爐點火原理與點火方式

(1)鍋爐點火是指通過某種方式將燃燒室內的床料加熱到一定溫度，直到給煤機能夠連續的進給燃料，并穩定燃燒。

(2)整個點火過程分底料加熱、底料著火爆燃、過渡到正常運行參數三個階段。

2.循環流化床鍋爐常用點火方式

(1)固定床點火。即用木材或木炭點火，一般用于蒸發量2 0 t/h以下的小型鍋爐。固定床點火方式的床料存在固定床、微沸騰、流化態三種狀態，其床料的前期加熱是在固定狀態下實現的，在鍋爐啟動過程中，床料存在狀態從固定床向瞬間微沸騰、全部流化轉變。所需床料量相對較少，所需熱容量相對較小，即床料的加熱、床溫保持和持續溫升所需的熱容量較少。

固定床是床料前期加熱時的形態，指在床料上部堆燃木炭(木柴)以加熱床料，鍋爐的風機等輔助設備并不開啟運行，床料固定不動。

微沸騰即床體表面沸騰，床料內部產生床體移動混合，但床體未整體完全流化起來。此過程是床料由固定狀態向流化狀態的過渡階段，在鍋爐整個的起火過程中所占時間極短但又極為關鍵。

流化態是指整個床料完全流化起來，氣固完全混合在這個過程中，首先是料層上部的木炭充分與床料混合使床料受熱均勻，熱量分布均勻，同時向爐膛內投撒煙煤以逐步提高床料溫度使之達到控制要求。

缺點：需要燃燒充足的木炭以提供足夠的熱容量；鍋爐點火能否成功，較大程度取決于起火后的床溫控制，要求操作人員具有較多的經驗。

(2)流態化點火根據油氣進入爐膛位置不同分為床上點火、床下點火、床上床下混合點火。

主要特點：在流化狀態下完成床料的預熱、逐步升溫和煤的加熱至完全燃燒過程，與固定床相比適用于容量較大的循環流化床鍋爐。鍋爐點火的同時爐膛與物料循環系統同時加熱，由于鍋爐用柴油點火，產生熱油煙氣量大熱量被部分煙氣和物料帶走，使得在提高爐膛溫度的同時不斷提高物料循環系統溫度。

缺點：可因操作不當，油壓控制一次達到最大值，而不是逐步、緩慢、階段性地提高油壓，總體上供油量大，燃燒劇烈，容易出現溫升過快現象。由于僅用燃油加熱底料和達到很高的溫度值，造成加熱底料需使用大量的燃油，點火過程時間長，點火費用高，不利于環保。在油點火過程中，為防止損壞除塵器和出現尾部燃燒等現象，需要關閉除塵器。

三、兩種點火方式的經濟性比較

1.40t/h循環流化床鍋爐固定床點火所需費用

(1)加熱底料時鍋爐各輔機未開啟，需要木炭300kg，按3元/k g計，費用為900元。

(2)鍋爐起火到床體溫度正常需要煙煤100kg，按468元/t計，費用為4 6.8元。

40t/h循環流化床鍋爐一次點火費用總計為946.8元，點火方式比較經濟。

2.40t/h循環流化床鍋爐流態化點火所需費用

(1)鍋爐起火到投煤需用柴油1.5～2 t，按6290元/t計，費用為9435～12580元。

(2)鍋爐起火到床體溫度正常需要煙煤100k g，按468元/t計，費用為46.8元。

(3)鍋爐起火自并入系統運行，一次風機、引風機、高壓風機均運行，耗電約1000kW·h，按0.50元/kW·h計，費用為500元。

40t/h循環流換床鍋爐流態化一次點火費用總計約10000～13000元，點火方式不經濟。

木炭為可再生資源，石油為不可再生資源，使用木炭點火，能節約石油資源，并減少點火過程的污染物排放。

四、創新總結的木炭點火操作規程

南屯礦電廠鍋爐原設計為床上油點火方式，為節約用油，提高能量利用效率，鍋爐點火技術攻關小組，經過多次摸索木炭點火方式，成功總結出了新的木炭點火方式，主要特點為薄料層，高碳火快速啟動。其詳細操作規程如下。

1.爐膛清理

點火前爐膛清理是點火啟動操作比較重要的環節，爐膛清理要徹底、干凈，防止風帽眼被堵塞，必要時可用小鐵針逐個清理，檢查風帽是否牢固，風帽孔的位置是否正確無轉動。

2.底料填充

底料是循環流化床鍋爐主要蓄熱體和載熱體，其性質直接影響鍋爐點火的成功率。點火底料為0～8mm爐渣，粒度合理，必須過篩，將過細和大塊的爐渣清除；同時爐渣的含炭量不超過3%，含炭量過高床溫上升過快，容易在點火啟動時結焦。點火底料的厚度在350～450mm為宜。

爐膛填入床料后，開啟引風機、一次風機，確定流化狀態時的風量、風室風壓，停風，鋪平底料。

3.木炭填入

冷態試驗結束后，將木炭(300kg左右，相當于200kg輕質柴油熱量)填入爐膛。填木炭時應注意：

(1)木炭均勻鋪撒布滿全床。

(2)木炭大小應均勻，可將木炭拍碎至拳頭大小，易燃盡。

4.點火啟動

(1)啟動電除塵，各電場升壓到額定值。

(2)在爐門口堆一堆木炭，用少量的廢油棉紗之類的引火物引火，引燃后的木炭用鍬撒進爐膛，然后繼續燒炭，在爐床自然燃燒，保持負壓-20Pa左右。

(3)啟動引風機，此時為了不使熱量被引風機帶走，可適當調節引風機，調整爐膛內負壓，進一步促進木炭燃燒。

(4)待引風機電流穩定后，為防止二次風管堵塞，先開啟二次風機并保持最小。

(5)啟動一次風機，維持低轉速，床層表面出現飄動不定的紅色火浪。

(6)床溫達到300℃時，逐漸加風，床層上不斷出現紅色火焰，火浪躍于整個床面。

(7)床溫達到400℃時，沸騰的床料出現暗紅色，此時應添加引子煤，加大風量至冷態臨界風量的60%。

(8)床溫達到500℃時，開啟給煤機進行機械間斷給煤，根據床溫調整給煤量，使床溫均勻上升。

(9)床溫達到600℃時，爐內出現紅色浪濤，根據鍋爐沸騰和木炭加熱底料的情況，可逐步到達臨界流化風量，利用耙子攪拌底料，加速床料間的熱傳遞。

(10)床溫達到700℃時，根據床溫變化情況可適當添加引子煤補充加熱冷料所需熱量。

(11)啟動給煤機。因料層升溫很快，有可能使床溫過高導致結焦，所以這個階段一定要及時準確、給煤恰當、風量及時調節，使料層溫度平穩地升高，達800℃時即可關爐門，開動給煤機送入正常的燃料，同時加大風量使料層能正常流化，利用給煤機的轉速變化來控制溫升，直到進入正常運行溫度，到此啟動過程即告完成。

(12)床溫達到850～900℃時，開啟高壓風機，投入返料器運行。

(13)鍋爐點火完畢，根據床溫變化的情況，合理加風、加煤維持鍋爐的正常運行。

5.操作要點

在整個給煤、加風過程中，掌握風量是點火的關鍵。如發現風量過大，有滅火危險時應立即減風或停止送風，待料層表面的煙煤開始燃燒時，再開動風機少量加風，并向有火苗的地方撒入少量煙煤屑，使料層重新升溫。但應隨時注意用爐鉤試探料層底部是否結焦，如有焦塊，應及時鉤出。當床溫升高到500℃以上時可適當加大送風量，此時應觀察燃燒火焰，一般床溫在500℃以下時，床內底料還沒紅光，600～700℃時呈暗紅色，并由暗紅向紅轉變，越來越明亮。為了防止點火時“低溫結焦”和“高溫結焦”，引燃煙煤投入方式要少量、勤給、均勻播散，加風流化后要用爐鉤勤扒床料，使床溫盡量均勻，平穩緩慢升高。

在這期間底料顏色逐級變化如下。

(1)黑：說明前期風量大，適當減風，并繼續投木炭；

(2)微紅：主要是木炭在燃燒，稍稍加風，微沸拋灑引子煤，并將發亮處打散；

(3)暗紅：料溫在逐步上升，控制拋灑引子煤，不要向明火上撒煤，向暗處拋灑；

(4)橘紅色：基本停止拋灑引子煤、打耙，查看流化程度，盤上給煤，待溫度上升交付盤上運行；

(5)亮白：爐料超溫，應停止給煤或加大一次風；

(6)金黃發白發亮：立即加大一次風，停止給煤，直到火色正常或發暗方可進行正常操作。

在這期間打耙由重逐漸變輕，直到順暢。如果打耙發現太輕，說明風大了，可以據火色減風，以免竄風。

五、木炭點火經濟效益分析

南屯礦電廠共有3臺循環流化床鍋爐，根據計劃性停爐消缺安排，鍋爐平均運行周期為50天左右，每年需啟動鍋爐的次數為18次，采用薄料層高炭火快速啟動點爐方法比流態化點火啟動共節約費用約為21.6萬元。10多年來，該點火操作法節約資金達300多萬元。木炭點火工藝可廣泛適用于35~75 t/h循環流化床鍋爐的啟動工作。

[1]楊建華.循環流化床鍋爐設備及運行[M].2010年5月第二版，北京：中國電力出版社，2010.