410 t/h循環流化床鍋爐操作優化

王東波

【摘 要】文章以某石化自備電廠410 t/h循環流化床鍋爐為例，研究并分析了循環流化床鍋爐啟停與運行時的操作策略，針對性地提出了具體的優化操作措施，通過實施優化后的操作措施取得了良好的效果，為機組的安全長周期運行打下基礎。

【關鍵詞】CFB鍋爐；運行調整；啟停；優化

【中圖分類號】TK229.66 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）08-0034-03

0 引言

某石化自備電廠的2臺410 t/h循環流化床鍋爐（CFB鍋爐）于2009年12月相繼投產并為下游1 350萬t/a煉油裝置提供動力保障，該項目自運行以來一直存在一些問題，但通過不斷地優化操作和研究鍋爐發生故障的原因，并針對性地提出解決措施，使該項目CFB鍋爐長周期安全穩定經濟運行近400 d，達到國內同類裝置先進水平。

1 CFB鍋爐概況

410 t/h CFB鍋爐的過熱器出口壓力為9.81 MPa，過熱器出口溫度為540 ℃。設計煤種為低位發熱量為32.28 MJ/kg的無煙煤。有2個緊湊的水冷式旋風分離器，其中爐膛、水冷式旋風分離器、“J”形返料器組成物料熱循環回路。爐膛內布置膜式水冷壁，其中上部布置8片蒸汽冷卻屏，爐膛底部是水冷式布風板與“Τ”形定向風帽，左、右布置冷渣器各1臺，豎井煙道布置了低溫過熱器、再熱器、省煤器與空氣預熱器等。爐膛下部前墻布置4個給煤口、2個再循環飛灰添加口，下部前墻及后墻各布置2個石灰石口。爐膛布風板下方為水冷風室，熱一次風可通過點火風道進入水冷風室，環形二次風布置于爐膛前后墻。采用床下熱煙氣點火形式，在爐膛水冷風室下方布置2支點火油槍，點火以后產生的熱煙氣被送入兩側的水冷風室。鍋爐風系統由1臺一次風機、1臺二次風機、1臺引風機高壓返料風機組成。采用爐內石灰石脫硫，脫硫效率在Ca/S摩爾比可達95.6%。

2 鍋爐啟動

2.1 點火及啟動

正常情況下，410 t/h CFB鍋爐的啟動是采用床下點火的方式。首先，由2支床下油槍開始啟動點火，這時為滿足爐膛爐墻升溫要求，通過調節床下點火油槍出力并協調流化風量達到要求，按照FW推薦的CFB鍋爐升溫升壓曲線，保持床溫的平均升溫速率為28～56 ℃/h，煙氣溫升的加熱速率嚴禁超過112 ℃/h。在鍋爐蒸汽流量小于10%時，應保持旋風分離器入口煙溫低于482 ℃管子的最高設計金屬溫度。當開始提高鍋爐汽包的壓力時，汽包金屬壁金屬壁溫的變化應限制在28～56 ℃/h，汽包壓力限制在大約280 kPa/h的上升速率；隨后逐漸加大每支油槍柴油量，床溫升溫速率控制為0.6～1 ℃/min，床溫升至500～530 ℃，時間控制在1.5 h；當床溫升至530 ℃后，可以向床內進行脈動進煤，必須確認床溫至少升高8 ℃及煙氣中過氧量開始降低，方可繼續脈動進煤。投煤后要求升溫速率控制在4 ℃/min，讓床溫逐漸從580 ℃上升至800 ℃，時間控制為3 h。在升負荷的過程中，應逐漸降油量，油槍慢慢退出運行。其次，通過調整進煤量來適應鍋爐的蒸發量調節要求，這需要把床溫控制在850 ℃左右。整個冷態啟動時間大概需要8～10 h。具體的410 t/h CFB鍋爐的升溫升壓控制曲線如圖1所示。

2.2 操作要點

鍋爐啟動點火時，主要通過調整油量與流化風量的方式來控制床面溫度，增加油量與流化風量將會明顯提高鍋爐的煙氣溫度，但升溫速度受到耐火材料的應力限制，應將熱煙氣溫度控制在不超過980 ℃，并防止因風室超溫而導致點火油槍聯鎖跳停。當煙氣溫度達到950 ℃時，通過調節一次風量控制床層升溫。例如，提高一次風量，會使床溫的升溫減慢。但一次風量過大，又會造成流化風與物料的換熱明顯減少，從而使豎井煙道內煙溫上升，排煙溫度上升。所以，需要保持適當的一次風量，剛好使流化床處于微流化或鼓泡床的工作狀態，然后適當減小油量，更好地保持床層的升溫速率，提高熱煙氣與床料之間的換熱率，最后達到節省燃油、減少鍋爐從點火到帶負荷的時間的目的。

投油的整個過程中，應調整一、二次風流量的分配。在整個啟動過程，不同階段都會有不同的最佳用風量。由于一、二次風的用途復雜，所以其風量、風壓的調整具有多樣化的特點。首先，應保證熱一次風量要求，這關系到床下點火風道的溫度和床溫。其次，投煤階段合理控制播煤風量（熱二次風量），使脈動投煤階段煤粒均勻地播撒，更有利于保持床溫均勻。

為避免冷渣器結焦，在床壓允許的范圍，即4.5～6.5 kPa，冷渣器不宜過早投入運行，若過早投入運行，未燃盡的煤進入冷渣器后容易發生二次燃燒，導致超溫結焦。

鍋爐設定的投煤床層溫度為595 ℃，但因煤種不同與油槍問題，投煤的床溫也會發生相應的變化，本項目投煤允許床溫由原來的595 ℃變更為495 ℃。根據鍋爐啟動經驗，如果采用煙煤作為點火燃料，由于煙煤揮發分高、容易著火，床溫的變化與給煤量呈現出較好的對應關系，床溫平穩、易控；如果采用石油焦作為點火燃料，相反由于石油焦揮發分低、著火點高，床溫在500 ℃左右時仍難以點燃，當床溫升至700 ℃，石油焦將迅速地燃燒放熱，床溫迅速上升容易引起爆燃，難以控制。

2.3 影響點火過程的其他因素

點火前應控制料層高度在400～500 mm，即床壓差為4.5～5.5 kPa。如果床層過低，會使蓄熱量小，就不能保證投煤穩定性，投煤后的燃燒難以有效控制；如果床層太高，又會使加熱床料的熱量增加，流化風量要求提高，結果導致升溫階段的時間大大變長。

床料粒度太粗與太細，也不利于點火啟動。粒度應盡量控制在規定范圍內，推薦值為>2.8 mm，28.06%；2.8～0.45 mm，50.66%；<0.45 mm，21.28%。這樣，啟動的流化風量較小，傳熱比較均勻。盡量減少大顆粒份額，可以增加煤的表面積，加快其揮發份逸出，提高燃料的著火特性；點火后期則相反，應提高大顆粒份額，可以增強床層顆粒濃度與蓄熱能力，提高升溫速率，縮短升溫的時間。

3 鍋爐正常運行

正常運行鍋爐床溫為820～880 ℃。運行中，在床內給的燃料不變的情況下，增加熱一次流化風量，床溫會下降，反之床溫上升。如果保持一次風量不變的情況下，加大給煤量，床溫會上升，反之會下降。在保證工況運行穩定的前提下，運行時負荷調節可通過調整給煤量來實現目的，同時適當地改變一次風量來維持床溫。當然，改變運行工況，也需通過改變煤、風的比例來實現，以快速響應外界要求。出現床溫偏差問題時，通過保證床內流化良好、均勻地給煤以減小偏差。

床壓是通過調節冷渣器的出力和給煤量來保持穩定性的。鍋爐正常運行時，床壓一般保持為4～6 kPa。保持床壓，除了可以滿足鍋爐正常的負荷需求外，也能對冷渣器的運行起到穩定作用，而且還能夠達到鍋爐運行效率高、經濟性好的目的。流化床內的床壓偏低，則易造成布風板金屬溫度過熱，會影響床內流化，產生異常運行情況，進而演化為溝流、流化死區，進一步使床溫不穩定和燃燒惡化；床壓過高往往因流化風量增大，使床溫控制困難、冷渣器負荷超載、水冷壁磨損加劇，降低了鍋爐的安全性和經濟性。在鍋爐投產初期，多次發生冷渣器進渣管堵塞、分離室至1#冷卻室的排渣通道“貓洞”堵塞、旋轉排渣閥堵轉、排渣閥連接銷拉斷等現象，通過改善入爐煤粒度、改進運行操作、改進給煤機運行方式、提高冷渣器一次風量等有效措施，能消除冷渣器堵塞的問題，而冷渣器穩定運行往往又是保持床壓穩定的重要條件。

4 停爐操作

鍋爐停爐過程操作包括從額定負荷逐漸減小到滅火停爐的整個操作過程。操作程序主要分兩大階段。第一階段是負荷逐漸降低階段，操作為先緩慢將負荷減至200 t/h左右，然后穩定一段時間，此過程的床溫變化率要保持穩定，而且需要控制在-3～-5 ℃/min范圍。在床溫減低到760 ℃以后，可以進入第二階段，這一過程床溫波動較大，僅通過調整給煤量和流化風量難以滿足要求，這時床溫變化率加大，給煤不能充分燃燒，此時，需通過啟動2支油槍來提高油量，從而控制床溫的下降速度，防止床溫下降過快。當床溫降至650 ℃時，停止給煤機，但確保最低一次風量，當發現爐膛內的氧量上升19%以上時，確認爐內的燃料情況，直到燃盡。當床溫進一步降到400 ℃時，鍋爐開始停爐冷卻，關閉所有風機運行，自然冷卻到110 ℃以下，可進行通風冷卻。

停爐過程中，汽包金屬降溫速率小于56 ℃/h，同時應該保證汽包上下壁溫差小于56 ℃，爐膛出口的旋風分離器金屬降速低于112 ℃/h。停爐降溫的過程中，也應該同時確保爐墻正常的降溫速度。停爐過程還要保證爐膛內燃料燃盡，防止爐內結焦。所以，在未使鍋爐充分冷卻、氧量尚未接近或到達空氣中的比例之前，應繼續保持鍋爐的各風機運行。

鍋爐在熄火停爐以后，如果爐膛內仍存在大量的熱床料，這時會使鍋爐汽包壁的上下金屬溫差不易控制，那么，操作上可以將汽包維持在高水位，目的是讓汽包處于爐水的保護下，保持壁溫在允許的溫度差范圍內。

5 結語

雖然410 t/h CFB鍋爐的啟動過程復雜，但是經過優化后可以將鍋爐點火時間控制在8～10 h，柴油量控制在40 t以內，正常運行時鍋爐最大穩定負荷為410 t/h，最低穩定負荷為200 t/h，使該項目410 t/h CFB鍋爐長周期安全穩定經濟運行近400 d。

參 考 文 獻

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