300MW循環流化床鍋爐啟動燃燒調整及優化探析

李京榮

摘 要：隨著時代的進步和社會經濟的發展，我國火電事業發展迅速，在火電廠中，300MW循環流化床鍋爐是非常重要的組成部分，它發揮著巨大的作用。但是在長期的實踐研究中，在啟動循環流化床鍋爐的過程中，點火爆燃和結焦事故經常的出現，給火電廠的正常運行造成了較大的影響。針對這種情況，就需要對事故發生原因進行分析，應用一系列有針對性的預防解決措施，促使鍋爐能夠安全啟動。本文簡要分析了300MW循環流化床鍋爐啟動燃燒調整及優化，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：循環流化床；啟動；爆燃；結焦

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A

蒙西發電廠1、2號機組采用上海鍋爐廠有限公司將法國ALSTOM公司循環流化床鍋爐技術給引進過來，并且進行了消化吸收，設計出來300MW 亞臨界機組循環流化床鍋爐，型號為SG-1057/17.4-M803型鍋爐，是國內首批投運的300MW循環流化床鍋爐。具體來講，啟動循環流化床鍋爐的步驟是這樣的，借助于外部熱源，提升床層上的物料溫度，使其達到煤的著火點溫度，這樣煤就會迅速著火，并且保證床層溫度始終高于煤的著火溫度，促使鍋爐能夠正常的運行。對于國內的循環流化床鍋爐，通常將床下風道燃燒器和床上油槍給應用過來，并且應用的是聯合啟動形式。在啟動時，首先利用風道燃燒器來進行加熱，保證流化床的溫度不低于500℃，將床上油槍投入進來，以便繼續加熱，保證不低于600℃，然后將給煤機投入進來，對床溫逐步提升，之后對油量進行減少，直到全部停止。通過研究發現，還有諸多漏洞和問題存在于循環流化床鍋爐啟動控制方面，啟動事故很容易發生，因此，就需要引起人們足夠的重視，積極研究，采取針對性的控制預防措施，以便促使鍋爐能夠安全穩定的運行。

1 現狀分析

通過調查研究發現，如今，國內還沒有對循環流化床鍋爐運行方面的相關規定進行制定，還有諸多的漏洞存在于運行過程中，比如對投煤溫度過度降低、啟動冷爐之前，將引燃煤添加進來等，這樣都很容易出現一系列的事故。在2006年，有尾部煙道爆燃事故發生于國內某電廠的200MW循環流化床鍋爐啟動過程中，損壞了相關的設備；在2007年，某電廠在啟動鍋爐之前，因為有泄露問題出現于風道燃燒器進油速斷閥中，這樣就有大量的油積存于點火風道，人們發現比較的及時，沒有重大事故出現。

2 啟動過程中的易發事故

通常情況下，我們將油、天然氣和液化石油氣等應用到循環流化床鍋爐點火器中，但是風道燃燒器只有比較狹小的空間，霧化過床上燃油之后，會混合床料，不容易擴散這些可燃氣體，很容易導致爆炸燃燒事故發生于鍋爐點火過程中。在初始投煤的過程中，因為床沒有較高的溫度，投入燃煤之后，無法及時著火，聚集了燃燒，但是溫度一旦超過了著火點，就會突然燃燒，瞬間升高床的溫度，嚴重的話，會有爐膛結焦問題出現。

3 啟動事故發生的原因

3.1 點火爆燃事故

通過研究發現，有爆燃發生于爐膛內，主要是因為有可燃混合物積累在爐膛的優先空間內，或者是在鍋爐通道、煙風道等處積累，導致爆燃事故的出現。根本原因在于人們沒有科學合理的運行操作，沒有合理的設計設備或控制系統等等。可燃物的聚集是爆燃發生的基礎，通過這些分析，我們可以對爆燃事故的發生條件進行歸納：

首先是在沒有燃燒的爐膛中泄露了輔助燃料，這些累積的可燃物被火花或者其他的點火源所點燃。對輔助材料進行了多次重復，但是沒有點燃，并且也沒有進行吹掃，那么就很容易累積爆炸混合物。其次是爐膛突然熄火，經過恢復之后，就會被重新引燃聚集的可燃物。爐膛沒有足夠的流化風量，有一些部位積累了可燃物質，不容易發現和清掃。

3.2 啟動結焦事故

在具體的實踐過程中，我們經常遇到的一種燃燒事故就是結焦事故，這種事故可以發生于點火或者運行過程中，有著多方面的原因。直接原因是局部或者整體溫度比灰熔點或者燒結溫度要高，結焦又可以劃分為兩種，分別是高溫結焦和低溫結焦。如果灰渣變形溫度比床層整體溫度要低，因為就會有局部超溫或者局部燒結問題出現，我們將其稱之為低溫結焦。而有著較高的穿層整體溫度，流化正常，有結焦現象出現，那么就稱之為高溫結焦，高溫結焦的原因就是超溫。有結焦事故出現于啟動過程中，流化不良和床層超溫是根本原因。具體來講，包括這些方面的內容：

首先是在點火過程中，沒有較高的負荷，因為沒有較高的風量，床層流化不良，導致低溫結焦問題的出現。布風系統沒有較高的質量，或者堵塞到了風帽，影響到局部流化，也會導致低溫結焦的出現。有著較大的入爐煤粒度，影響到了局部流化，會有低溫結焦產生。其次是在投煤的過程中，沒有較高的床溫，沒有及時燃燒入爐煤，聚集了可燃物，如果滿足了溫度條件，就會瞬間引燃，升高床層溫度，導致高溫結焦問題的出現。某公司在啟動機組的過程中，將床料加入到爐膛中，進入了少量積煤，溫度條件滿足之后，溫度瞬間升高，經過快速的停油和加風，方得到有效控制。

4 啟動安全控制措施

4.1 點火爆燃事故防范措施

通過上文的敘述分析我們已經得知，因為沒有科學的運行操作，或者是沒有合理進行設備控制系統的設計，導致爐膛爆燃事故出現。要想避免有爆燃事故發生于循環流化床鍋爐點火過程中，就需要對安全啟動程序進行科學的制定，對點火設備試運程序進行完善，對熱控邏輯保護進行完善，結合具體情況，制定針對性的措施。具體來講，包括這些方面的內容：

4.1.1 完善熱控邏輯保護

首先，對爐膛吹掃邏輯進行完善，相較于煤粉鍋爐，循環流化床鍋爐存在著較大的差異，在鍋爐點火之前，需要對爐膛、外置床以及點火風道進行吹掃，在吹掃計時之前，需要保證入爐風量比30%設計總風量要大，但是因為入爐一二次風有著不同的作用，本公司結合具體情況，更改了吹掃邏輯，將一次風量大于最小流化風量且總風量大于百分之三十設計總風量作為吹掃條件，并且增加相應的邏輯，如在吹掃過程中，禁止手動操作一二次風量擋板，將強制吹掃按鈕給取消掉。保證可以順利進行吹掃，對氣體進行有效的置換，避免有點火爆燃事故出現。

其次是對床上油槍、給煤線啟動允許、跳閘保護邏輯進行完善。因為沒有點火裝置存在于床上油槍中，投入之后，加熱依據的是床料和熱風，因此，如果有故障出現于速斷閥中，就無法對風道燃燒器狀態正確反應，我們將其更改為進油速斷閥、霧化閥開且檢測到火焰，這樣床上油槍運行的安全性就可以得到保證。用進油速斷閥、霧化閥開且油槍推進到位作為床上油槍的運行信號，替代原來的進油速斷閥開。

然后是對油槍油壓、霧化蒸汽壓力高和低跳閘保護邏輯進行完善，我們將保護動作延時增加了過來，將第一支油槍投入到每條燃油管道時，保護動作可以延時10s，其他保護動作則延時5s。更改之后，可以避免有頻繁動作出現于油槍投停過程中。

再次是原來手動吹掃油槍，并且OFT動作后，吹掃扔能進行。那么運轉員的操作就會直接決定到手動吹掃，無法保證每次使用了油槍之后，都能夠吹掃；針對這種情況，我們將跳閘后自動吹掃邏輯給增加了過來。NFT動作后，滅火之后，依然將燃料送入懂啊爐膛中，那么嚴重的話，就會有爆燃事故出現，因此，就對吹掃閉鎖條件進行了增加。

最后是按照原來的邏輯，MFT、OFT動作之后。對所有油槍速斷閥和霧化閥進行關閉，但是卻無法聯鎖關閉風道、床上燃燒供油母管速斷閥，沒有開啟回油電動門，爐前各個燃油管道依然處于沖壓狀態，如果有故障出現于進油速斷閥中，燃料無法及時的切斷，很容易導致事故發生。因此，我們對MFT、OFT動作聯鎖關閉風道及床上燃油供油母管速斷閥進行了增加，對回油電動門聯鎖開啟，以便保證可以可靠的進行滅火保護動作。

4.1.2 完善點火設備及試運程序

眾所周知，風道燃燒器以及床上油槍是鍋爐的主要點火設備，點火以及火焰監測裝置位于風道燃燒器中，在具體實踐中，存在著一些安全隱患。包括這些方面的內容：

首先是進油速斷閥內漏問題，要想對這個問題進行解決，就需要采取一系列的措施，促使檢修工藝水平得到提升，對檢修文件包制度進行健全和完善，嚴格控制檢修質量。油槍每次檢修之后，充油試驗都是需要進行的，以便對進油速斷閥的嚴密性進行驗證；要對各個燃油流量計的測量精度進行提升，將小量程油壓表給應用過來，如果有泄露問題出現，可以及時采取針對性的應對措施。

其次是火焰監測裝置“偷火”問題，通過調查，有兩只風道燃燒器分別配置于循環流化床鍋爐兩側點火風道，它們有三米左右的距離，因為風道沒有較大的體積，如果任何一只著火，都會被另一只的火焰監測裝置檢測到。針對這種情況，我們對火檢探頭的角度和位置等進行了調整，促使火焰監測裝置能可靠的運行。另外，對風道燃燒器火焰電視進行了增設，對其燃燒情況有效的監視，避免出現一些事故。

4.1.3 制定安全啟動相關規定

首先，對反事故措施進行制定，讓操作人員對啟動注意事項進行明確，嚴格依據鍋爐點火操作程序來進行操作。

其次對保護投退管理制度進行構建，我們結合具體情況，對保護投退規定進行了制定，在投退保護之前，需要經過值長投以，并且將保護名稱、批準人、執行人等相關信息詳細記錄于保護登記本中，總工程師批準之后，方可以投退主保護。在每次啟動機組之前，都需要有工作人員對保護投退情況進行復核檢驗，在啟動之前，將所有的保護給投入進來。

然后是邏輯保護傳動規定，要將邏輯保護傳動規定給嚴格執行下去，在對保護傳動項目進行確定時，需要將停機時間以及檢修項目等充分納入考慮范圍，促使保護能夠準確動作。

4.2 啟動結焦事故防范措施

4.2.1 保證流化質量

在上文的敘述分析中，我們已經得知，低溫結焦事故發生的主要原因在于流化不良，只有保證了流化治療，方可以避免有結焦事故出現。首先，要對鍋爐啟動床料合理的配置，要篩選啟動床料，保證粒度符合相關要求。如果啟動床料有著太粗的顆粒，就容易發生流化不良事故，而要想正常流化，就需要對風量進行加大，那么風就會帶走更多的點火熱量，影響到床料的升溫，需要較長的加熱時間。如果是較細的顆粒，在啟動的過程中，煙氣就會帶走大量的細小顆粒，加快了床料的損失速度，增加了點火過程的控制難度，結焦問題也容易出現。通過相關實驗表明，6mm以下是顆粒的最合理標準。同時，要均勻的分布打消顆粒，在初期，通常將小顆粒應用過來，后期，則是應用大顆粒。如果大顆粒占的比例超過了1/10，那么初期點火難度就會加大，并且床內結焦也很容易出現。為了促使床料顆粒粒度要求得到滿足，就需要進行實驗，以便得出最佳的啟動顆粒粒徑。

其次，在每次啟動之前，布風均勻性和臨界流化風量實驗都是必須要進行的，避免因為布風裝置影響到正常的流化，并且保證有著準確的風量測量裝置，運行風量需要比臨界流化風量要大。將任意側一次風量低油槍跳閘保護給增加過來，這樣在啟動過程中，運行風量就比臨界流化風量要大。對入爐煤粒度嚴格控制，保證爐膛中不會進入大顆粒。

4.2.2 避免升溫過程中爆燃引起超溫

在這個方面，可以采取這些方面的措施，首先，要對投入床上油槍和投煤的溫度條件進行嚴格控制，不能夠將相關的保護給解除掉。為了促使燃油得到節約，啟動速度得到加快，就需要對投煤溫度進行降低，這樣就可以更加經濟穩定的運行。但是部分電廠沒有結合具體情況，對投煤溫度盲目的降低，那么就很容易發生嚴重的結焦事故。因此，在對投煤溫度進行降低之前，需要將煤質情況給充分納入考慮范圍，并且進行多次的實驗，保證可以立即點燃入爐煤，避免積聚大量的可燃物，否則爆燃結焦事故就很容易出現。結合法國公司的設計，我公司投煤為600℃，但是本公司燃煤有著較高的揮發分，通常達到了30%左右，那么就需要降低投煤溫度。因此，我們就進行了試燒實驗，另外，將啟動時機給多次利用起來，對投煤溫度逐漸的降低。實踐研究表明，如果爐膛中部床溫在510℃以上，將燃煤投入爐內1.5s之后，就會逐漸降低氧量，三分鐘之后，又會逐漸升高溫度，那么就說明煤已經著火。因為煤質因素的影響，需要將一定的安全裕度給留出來，那么就將540℃作為投煤溫度，這樣就可以更加經濟的啟動，同時，啟動的安全性也可以得到保證。在每次啟動之前，需要對床料中可燃物含量進行取樣測定，對啟動床料中可燃物比例嚴格控制，超過了相關比例，就需要對床料進行置換。在初次投煤的過程中，需要將間斷給煤方式給應用過來，根據氧量、床溫變化判斷著火情況。

結語

蒙西發電廠1、2號鍋爐2007年11月投產，至今共計經歷23次啟動，各種啟動安全措施的有效實施，未發生一起安全事故，確保了鍋爐的啟動安全。

在電網負荷緊張的供電形式下，公司1、2號機組的每次安全啟動、按時并網發電、穩定運行有效保證了電網安全和正常供電，我們通過相互分析兄弟單位成功經驗的同時既長了見識也為300MW循環流化床鍋爐的啟動安全提供了很好的解決方案，成為300MW 循環流化床鍋爐安全啟動、穩定運行的范例，促進了環保型大容量機組在國內的發展。

參 考 文 獻

[1]李爍.循環流化床鍋爐設計調試運行與檢修實用手冊[M].長春：吉林科技出版社，2005.