330MW循環流化床鍋爐低床壓的啟動和運行

董志乾 郝如平 趙偉偉 賈小平

內蒙古京海煤矸石發電有限責任公司

內蒙古京海煤矸石發電有限責任公司（京海發電公司）兩臺1177t/h循環流化床鍋爐，是目前國內已經投產的最大循環流化床鍋爐，自2010年10月投入商業運營以來，鍋爐運行穩定，通過實踐和摸索，在低床壓啟動方面取得了一些經驗。

1 系統簡介

鍋爐型號：DG1177/17.4-Ⅱ1，鍋爐型式：循環流化床、亞臨界參數、單爐膛、一次中間再熱自然循環汽包爐、緊身封閉、平衡通風、固態排渣、全鋼架懸吊結構。

鍋爐主要由1個膜式水冷壁爐膛、3個汽冷式旋風分離器、3個“U”回料閥、1個汽冷包墻包覆的尾部對流煙道（HRA）組成。爐膛內前墻布置有12片屏式過熱器管屏、6片屏式再熱器管屏，后墻布置兩片水冷蒸發屏。單布風板爐膛結構，爐膛內蒸發受熱面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墻結構，采用水冷布風板，小直徑鐘罩式風帽。

點火方式：高能電點火器點火，床下4只床下點火油槍，采用壓縮空氣霧化，床上8只助燃油槍，采用簡單機械霧化，爐前油壓(正常)：3.2MPa(g)爐前油壓(最低)：2.5MPa(g)。

啟動床料：啟動床料可以用原有床料或沙子，如果選用沙子做啟動床料，要求控制砂子中的鈉、鉀含量，以免引起床料結焦，且要求沙子最大粒徑不超過0.6mm；如果選用原有床料（大渣篩分），要求最大粒徑不超過3mm。

2 低床壓啟動必要性

目前循環流化床鍋爐和大部分煤粉鍋爐啟動，大多需要燃油或燃氣來完成點火、升溫升壓，再投煤斷油。隨著燃油（氣）價格不斷的上漲，使得發電企業鍋爐啟動用油成本越來越高，因而節約鍋爐啟動用油（氣）已成為發電企業越來重視的節約挖潛項目之一。循環流化床鍋爐通過采用低床壓啟動，縮短了機組啟動時間，在節約了鍋爐啟動用油的同時，還大大降低了機組啟動外購廠用電和所需除鹽水的消耗。

3 低床壓啟動過程

兩臺機組在調試期間，每次啟動床料厚度為850～1000mm，點火時一次風量為23萬m3/h左右（臨界流化風量17萬m3/h），差壓控制在7～9kPa。這樣導致點火時風機風量增加、壓頭增高，從投油到投煤大約需4～5h，不僅浪費燃油（每次啟動燃油消耗47t左右），同時增加了外購廠用電（每次外購電量28萬kWh），對設備易造成風道非金屬膨脹節爆破和鍋爐尾部受熱面再燃的危險。

（1）考慮到以上因素，168h試運結束后，在機組啟動時，床料厚度由850～1000mm降低至 650～700mm，一次風量由23萬m3/h左右減少為16.5～18萬m3/h，差壓控制在3.5～4kPa，這樣在鍋爐啟動時大大降低了一次風量，采取微流化點火方式，床料可以充分的吸收熱量，熱量損失小，提前達到投煤溫度，從而減少機組冷態啟動時間。提早投煤撤油斷油，提前投入除塵器，減少環境污染，有效地減少了飛灰顆粒對引風機葉輪的磨損，減少了風道非金屬膨脹節爆破和鍋爐尾部受熱面再燃及低溫結焦的風險，從而延長了鍋爐受熱面使用壽命。

（2）在機組啟動之前，床料選擇至關重要，1mm以下大約占到15%左右，8.5mm顆粒以上不超過10%，床料殘碳含量不超過5%，同時通過料層與空板阻力試驗，可以全面掌握CFB鍋爐基本的布風均勻性、料層阻力、空板通風阻力和熱態模擬等情況，對于預見性地判斷未來熱態的調整操作有著非常重要的意義。

（3）一般情況下，對應各料層厚度的冷態最低臨界流化風量出現時，會在逐步加風鍋爐升壓過程中突然發生風室風壓0.15～0.35kPa的下降值凹陷情況，此點極為重要。為此，采取在一次風機或增壓風機作為流化風源做料層試驗時，在該拐點出現以前的加風幅度應當盡可能小，以便找準臨界流化風量點。

（4）針對目前國產循環流化床鍋爐風道燃燒器特點，點火配風時主流化風擋板開度根據關閉時的漏風程度應為0%～15%，目的使火焰集中不擴散沖向風室，增加火焰剛度，讓床料充分吸收熱量，而點火油槍中心風和夾層冷卻風構成的點火風量比例應該為總流化風量的75%～90%。具體的比例以風道走勢和截面積分配為準，同時兼顧風道燃燒器及分室各段溫度，避免出現“窩火”燒損燃燒器情況。

（5）對于我廠燃用的煙煤煤種，在相鄰三點床溫達到420℃以上時或者平均床溫達到350℃后，宜采取點動脈沖式試投煤引火方式。啟動兩臺給煤機并將其出力調至6t/h，運行5min后停止給煤，監視氧量和平均床溫以建立一個總體時間趨勢概念。在前幾分鐘時間里，平均床溫會有所下降，隨后再升高，而氧量一開始維持不變，隨后在平均床溫升高之前，開始減小；記錄將入爐的燃料全部完全燃盡所需的時間周期；這一時間周期應由開始給料計起，一直到出現最高平均床溫和最低氧量止；在摸索確定后，可將此周期設定，但應注意煤質的不同會使周期發生變化；就地通過看火孔觀察火星狀態來確認著火可靠后，經兩三次脈動給煤后方可連續給煤。在連續投煤后，床料逐漸增多，此時一次風量增加兼顧床溫的溫升率，防止爐膛內澆注料因溫升速率過快，導致脫落。

（6）在保證安全的前提下可適當掌控撤油的時機，多數情況下650～780℃床溫為第一支床下點火油槍撤出，床溫800℃前可撤出全部點火油槍，以防溫升過快結焦和爆燃，形成燃油向純燃煤的良好溫升過渡關系，但必須兼顧返料溫度。

（7）在排煙溫度達到80℃以上，直接投入電袋除塵器電區，剩余兩只油槍及排煙溫度達到90℃，可以直接投入電袋除塵器的袋區，以減少引風機的負荷，重要是減少引風機葉輪磨損，同時也減少SO2排放。

（8）東鍋廠設計鍋爐的給煤口和下二次風口偏低（給煤口和下二次風口的中心距離布風板標高750mm），當大量床料流化起來，給煤口和下二次風口附近床壓增加，尤其啟動時一次風量和二次風量不易過大。這樣造成播煤阻力和二次風壓增大，播煤很難到達爐膛后部，導致床溫不均勻，受熱面吸熱不均勻，影響到汽溫不均，嚴重導致爐膛低溫結焦。同時由于下二次風壓穿透能力減弱，將導致灼熱的床料流到下二次風口，這時下二次風口的金屬管壁將受到嚴重磨損和交變的熱應力，嚴重時下二次風口與爐膛接口處裂縫使高溫熱床料噴射到爐膛外，不僅污染了環境，增加清掃難度，更嚴重地威脅到人身安全，有一次大量高溫床料噴射到外部，導致鍋爐被迫壓火處理。

（9）在低床壓啟動過程中，一定把握好床料選擇，入爐煤發熱量盡量高些，控制好一次風量，防止床料損失過多，導致床面吹穿，同時防止啟動時低溫結焦。

（10）隨著床溫的上升，應逐漸的將床壓提高，在提高的過程應根據投煤的時間和煤量以及廠用電切換的時間，把握好，并保證輸渣線隨時可以投運。這樣不僅能節省啟動的時間，相對來說低床壓運行期間，床溫變化明顯，及時調整風煤的配比。在調整的過程中及時的調節返料，防止返料不暢造成旋風分離器內部結焦。在床溫和床壓上升的時候，應逐漸的將給煤機啟動，保證爐膛兩側給煤均勻，尤其在汽機沖轉，暖機和并網的時候應盡量保持床溫穩定，汽溫和汽壓就相對穩定，這樣可以提高汽機的暖機效果,并相應的縮短汽機的啟動時間。

（11）在煤油混燒和投煤期間，根據床壓的上升應逐漸的調整一二次風量，保證床溫的溫升率在規定的范圍內，否則爐內澆注料和受熱面熱應力也會大，嚴重時會造成澆注料脫落和受熱面變形。同時根據爐膛溫度來調節兩側給煤機的出力，使得爐膛兩側的溫度偏差減小，這樣有利于兩側主再熱汽溫的調整，盡量減少兩側汽溫的偏差。

（12）在床壓達到了正常值前時，應根據床壓啟動輸渣線進行緩慢的試排渣，這樣可以提前檢查輸渣線是否可以正常運行。在撤油的時候，主要是根據床溫，這時應提前應掌控好油和煤的發熱量的比例關系，可以預知撤油后應該投煤量，這樣就不會使撤油后床溫大幅度波動。

4 低床壓啟動的結果

4.1 安全性

低床壓啟動降低二次風口和給煤口的背壓，增加了二次風的穿透能力，不至于高溫床料反彈到二次風口燒壞爐膛與二次風口接口處，同時給煤均勻，保證播煤到整個床面，使床溫均勻一致，有利于爐膛整體燃燒工況穩定。

4.2 經濟性

在調試期間，每次機組啟動使用柴油量為47t左右，通過采用低床壓啟動后，使用柴油量為25t左右，節約量為22t，則每次啟動可節約費用22×6500=14.3萬元。

每次從鍋爐點火至廠用電切換至本機帶需要12h，通過采用低床壓啟動后，從鍋爐點火至廠用電切換至本機減少至9h，可減少外購電量17萬kWh，則每次啟動可節約費用17萬×0.433=7.361萬元。

因冷態啟動時間縮短，根據實踐證實，節約除鹽水400 t，則每次啟動可節約費用400×3.0=0.12萬元。

該三項費用單次可節約費用為

14.3 +7.361+0.12=21.781萬元。如果每年單臺機組按四次啟動計算，則全年兩臺機組可以節約費用為21.78×4×2=174.248萬元。

5 結語

在一年多的鍋爐啟動過程中，通過不斷摸索和實踐，使得鍋爐低床壓啟動過程不斷得到優化。降低了機組啟動成本，減少了能源的消耗和對環境的污染,經濟和社會效益顯著，對于同類型電廠循環流化床鍋爐采用低床壓啟動有一定的借鑒意義。